پوشش دهی فیزیکی بخار (Physical Vapor Deposition) یا به اختصار PVD یک روش پوشش‌دهی یا Coating فلزات و نیترید فلزات است که در ایران با نام آبکاری در خلأ شناخته می‌شود. این آبکاری به دو روش تبخیر حرارتی (evaporation)، کندوپاش یا اسپری (Sputtering) انجام می‌شود.در این نوع آبکاری، لایه هایی بسیار خالص در اثر تبخیر در شرایط خلأ بر روی سطوح جامد تشکیل می گردد. اصول این نوع آبکاری که روش های مختلفی دارد، عموماً بر پایه اثرات فیزیکی می باشد.

PVD که مخفف Physical Vapor Deposition است، یک فرآیند پوشش سازگار با محیط زیست است که طول عمر هر ابزار نوشتاری را که روی آن اعمال می‌شود، محافظت و افزایش می‌دهد. به گفته آژانس حفاظت از محیط زیست، عملیات آبکاری سنتی می تواند انتشار آلاینده های سمی هوا، از جمله فلزات سنگین و سیانید را ایجاد کند.محلول های چربی زدا و پاک کننده می توانند آلاینده های سمی هوا و ترکیبات آلی فرار را در محیط آزاد کنند.

فرآیند ایجاد پوشش‌های PVD بسیار دوست‌دار محیط‌ زیست است، زیرا تعداد مواد سمی مورد استفاده و دفع را در مقایسه با سایر فرآیندهایی که شامل پیش‌سازهای سیال و واکنش‌های شیمیایی می‌شوند، کاهش می‌دهد و در عین حال پوششی بادوام‌تر و طولانی‌تر اضافه می‌کند.

از آنجا که پوشش‌های PVD در سطح اتمی اعمال می‌شوند، فرآیند کنترل ساختار، چگالی و استوکیومتری فیلم‌ها را ارائه می‌دهد. به همین دلیل، پوشش های PVD به عنوان معیاری برای دوام در نظر گرفته می شوند، می توانند اصطکاک را کاهش دهند و به عنوان مانعی در برابر هرگونه آسیب احتمالی ناشی از محیط خارجی و استفاده از محصول عمل کنند. علاوه بر این، پوشش PVD در برابر کدر شدن و خوردگی بسیار مقاوم است، که آن را برای پرداخت های تزئینی با رنگ هایی که محو نمی شوند، کاملا مناسب می کند.

همچنین، روکش PVD طلا یا پلاتین روکش‌های بسیار بادوام، مقاوم در برابر خراش ایجاد می‌کند که باعث می‌شود ابزارهای نوشتاری فاسد نشدنی شوند. نه تنها پوشش PVD می تواند آزمایش زمان را تحمل کند، بلکه می تواند راه حلی برای کاربردهای منحصر به فرد ارائه دهد که مستلزم آن است که بسیار نازک، خالص، بادوام یا تمیز باشد. از آنجایی که پوشش PVD به دلیل دوام برتر، مقاومت در برابر حرارت، محافظت در برابر سایش اضافه کاری، سختی و انعطاف پذیری در چگالی آن در هنگام استفاده مشهور است. از آن در صنایع التقاطی مانند ساخت ریزتراشه، تولید دستگاه های نیمه هادی، فیلم محافظ بادوام، لنزهای نوری، پنل های خورشیدی و دستگاه های مختلف پزشکی استفاده می شود.

PVD همچنین در صنعت کاشت جراحی و پزشکی استفاده می شود زیرا می تواند پوشش های بسیار خالص، تمیز و بادوام تولید کند.

این فرایند چگونه کار می کند؟

(Nerd alert) PVD از تکنیک های مختلف رسوب لایه نازک استفاده می کند که بر تبخیر یک ماده جامد در محیط خلاء تمرکز دارد. در نتیجه به عنوان یک پوشش ماده خالص بر روی سطح رسوب می کند. دو فرآیند متداول رسوب بخار فیزیکی، کندوپاش کردن و تبخیر حرارتی هستند. کندوپاش فرآیند بمباران مواد پوشش را با بارهای الکتریکی با انرژی بالا اعمال می‌کند که باعث ایجاد اتم‌ها یا مولکول‌هایی می‌شود که روی سطح محصول رسوب می‌کنند. تبخیر حرارتی یک ماده پوشش را تا نقطه جوش بالا می برد در حالی که در یک محیط خلاء بالا جریان بخاری را تولید می کند که در محفظه خلاء بالا می رود و سپس روی سطح محصول متراکم می شود. هر دو فرآیند اساساً تکنیک‌های خلاء بالا هستند و در یک محفظه خلاء بالا با فشاری که می‌توان آن را با فضای بیرونی 10-2 تا 10-6 Torr (102 تا 104 میلی‌بار) مقایسه کرد و معمولاً بین 50 تا 500 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد انجام می‌شود.

به منظور اعمال پوشش روی بدنه ابزار تحریر، قسمت باز در یک فیکسچر محکم می شود و سپس به محفظه رسوب خلاء منتقل می شود. در مرحله بعد، بسته به ماده ای که قلم از آن ساخته شده است، محفظه تا فشار مناسب به پایین پمپ می شود، سپس اغلب قلم را می توان از قبل گرم کرد و در صورت نیاز مواد، پلاسما را تمیز کرد. از آنجایی که در طی فرآیند رسوب بخار فیزیکی، ماده پوشش به صورت یک اتم یا در سطح مولکولی منتقل می شود، پوشش خالص و با کارایی بالا ایجاد می کند. پوشش‌های PVD چگالی‌تر از مواد پایه‌ای هستند که روی آن‌ها استفاده می‌شوند، و همچنین بی‌اثر هستند، به این معنی که با موادی که در تماس هستند واکنشی ایجاد نمی‌کنند. این جنبه های خاص PVD آن را برای تولید محصولات طولانی مدت جذاب می کند.