Postupci CVD (Chemical Vapour Deposition)

Definicija:
  - pojam CVD označuje kraticu anglosaksonskog pojma "Chemical Vapour Deposition" – ”kemijsko taloženje iz parne faze". Pomoću CVD mogu se postići tanke prevlake od mnogih metala, nemetalnih elemenata i od kemijskih spojeva.
Svrha:
- prevlačenje CVD tvrdim metalnim prevlakama smanjuje se  trošenje na osnovi snižene adhezije i abrazije
- smanjena adhezija utječe na sniženje trenja i opasnosti od hladnog navarivanja, a samim time u odnosu na neprevučene alate omogućuje: 

• višu brzinu rezanja
• višu trajnost
• viši stupanj deformacije kod oblikovanja

Na slici 1 je prikazan dijagram postupka CVD i pripadnih toplinskih obradi. Neki slojevi (npr TiC i TiN) naginju koroziji, pa postupak CVD treba provodii u vakumu, iako razmjerno niskom.

 

Slika 1 Dijagram postupka CVD i pripadnih toplinskih obradi 

Na slici 2 je prikazan  shematski prikaz nastanka CVD sloja TiC.

Slika 2 shematski prikaz nastanka CVD sloja TiC

Za postupak CVD prikladni su praktično svi čelici, no prednost će imati čelici kojima je uobičajna temperatura austenitizacije 900 do 1000°C i koji su kaljivi već ohlađivanjem na zraku, kada i nije bezuvjetno nužno nakon CVD-a i popuštanja još ponavljati kaljenje i popuštanje.

S obzirom na veliki broj tvari - sudionika u procesima, treba računati i na male sekundarne reakcije, za koje iskustvo pokazuje da ponajprije ovise o temperaturama isparavanja halogenida (CI, Br) pa tako npr. željezni klorid sprečava taloženje TiC. Zato se smjesi plinova dodaju neki CN-spojevi (tzv. nitrili) koji nadomještaju Fe-kloride. 

Na međuplohi sloj/metal stvara se, u fazi nukleacije sloja, vrlo sitno zrno, no pri rastu sloja ono štapićasto raste.

Ugljik difundira u sloj iz čelične podloge u fazi rasta sloja.

  

Na slici 3 prikazan je shematski prikaz rasta CVD-sloja.

Slika 3 shematski prikaz rasta CVD-sloja 

 Sve je ovo uzrokom da se u međuplohi TiC/podloga stvara perlitno-bainitna struktura (no ispod nje, stvara se nužno, zbog odlaska ugljika) , nekoliko mikro mm debeo razugljičeni sloj. Debljina CVD slojeva u pravilu je oko 10 mikro mm, a samo iznimno do 30 mikro mm.

 

Prednosti i nedostaci CVD 

 

 Slika 4 prednosti i nedostaci CVD

CVD prevlačenje posebno je prošireno na ona područja primjene gdje su već osnovni najkvalitetniji materijali dostigli svoja granična svojstva.