Nowa technologia powlekania umożliwia zastosowanie szerokiej gamy kolorów
Powłoki są powszechnie stosowane w celu zapewnienia walorów estetycznych, takich jak jaskrawe kolory i połysk, lub właściwości funkcjonalnych, takich jak zwiększona twardość i odporność na korozję. Technika fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) to bardzo skuteczna technologia powlekania plazmowego, polegająca na odparowywaniu materiałów w warunkach próżni. Jest to jeden z najbardziej obiecujących procesów, ponieważ zapewnia piękne dekoracyjne wykończenie oraz najwyższą twardość i odporność przy minimalnym wpływie na środowisko. Wysokie koszty i ograniczona niezawodność procesu uniemożliwiały szersze zastosowanie w przypadku tańszych przedmiotów wykorzystywanych w budynkach, samochodach, artykułach gospodarstwa domowego oraz mikro- i optoelektronice. Finansowany ze środków UE zespół naukowców pracujący nad projektem NANO4COLOR (Design and develop a new generation of color PVD coatings for decorative applications) opracował tanią technologię powlekania PVD zapewniającą ulepszone powłoki. Paleta dostępnych kolorów obejmuje odcienie zielonego i czerwonego, ponieważ wyeliminowano bariery związane ze stosowaniem powłok PVD z ograniczonym składem. Opracowano nowy sprzęt do powlekania (specjalny pistolet klastrowy) oraz procesy powlekania, które następnie z powodzeniem wykorzystano do nakładania powłok w różnych kolorach, w tym w czerwonym, zielonym, różowym i pomarańczowym, na trójwymiarowych przedmiotach o rożnym składzie podłoża, wykończeniu powierzchni i rozmiarze. W szczególności naukowcy wykorzystywali różne podejścia do PVD w celu nakładania powłok nanokompozytowych wytworzonych z matryc dielektrycznych (tlenku glinu lub ditlenku tytanu) z osadzonymi metalowymi nanoklastrami (srebra, złota, niklu lub miedzi). Stworzono dziesiątki prototypów, przy użyciu których wykazano spójność i powtarzalność procesu powlekania. Wyniki projektu wykazały, że możliwe jest dostosowanie właściwości optycznych w celu uzyskania szerokiej gamy różnych kolorów poprzez kontrolowanie rozmiaru, kształtu i rozkładu nanoklastrów. Odkryto również, że właściwości optyczne zależą od właściwości środowiska dielektrycznego, w których nanoklastry są rozproszone. Ponadto zespół zastosował optyczne narzędzia symulacyjne w celu opracowania modeli umożliwiających przewidywanie i określanie charakterystyki procesu powlekania. Tanie, trwałe i przyjazne dla środowiska kolorowe powłoki PVD do stosowania na wielu produktach codziennego użytku będą w szczególności użyteczne dla producentów powłok dekoracyjnych i produktów wykończeniowych. Konsumenci natomiast będą mogli cieszyć oczy produktami w pięknych, metalicznych kolorach.
Słowa kluczowe
Technologia powlekania, kolory, fizyczne osadzanie z fazy gazowej, NANO4COLOR, nanoklastry
