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51–Surface engineering - Coggle Diagram

- - - - • Deposizioni atomo per atomo per strati molto compatti e perfetti
      - • Migliora resistenza a usura (ad es. utensili e dadi) e resistenza alla corrosione,
        proprietà elettroniche e applicazioni decorative
      - • Due categorie principali di processi di deposizione:
        
        • Chemical vapor deposition (CVD)
        
        : processi termochimici, deposizione di film sottile
        tramite decomposizione di reagenti gassosi
        
        • applicazione tipica rivestimenti TiN su utensili da taglio:
        
        • pezzi in camera di reazione + gas di processo → reazioni chimiche
        formano film sottile
        
        Physical vapor deposition (PVD)
        
        : processi operano sottovuoto per deposizione fisica
        per vaporizzazione e successiva condensazione,
        
        • Tre metodi: PVD evaporation, PVD sputtering, PVD ion plating
        
        • PVD sputtering:
        
        gas inerte ionizzato, ioni positivi generano fascio ad elevata energia che colpisce materiale da depositare e causa sputtering di atomi e molecole che condensano sul pezzo
        
        o variante reactive sputtering gas reattivo al posto del gas
        inerte
        
        • PVD evaporation:
        
        evaporazione sotto vuoto a T elevate
        
        o variante arc deposition: arco elettrico localizzato produce plasma reattivo costituito da vapore ionizzato del materiale da depositare
        
        • PVD ion plating:
        
        combinano sputtering e evaporazione sotto vuoto, campo elettrico causa scarica a bagliore che genera plasma, particelle vaporizzate accelerate verso il substrato
- - - - • qualunque materiale
      - • conferire un’infinita gamma di funzioni
    - - • adesione
      - • bagnabilità – tensione superficiale (idrofilo, idrofobico)
      - • resistenza all'abrasione e ai graffi
      - • proprietà di barriera diffusione (gas barrier)
      - • resistenza chimica
      - • biocompatibilità
      - • proprietà di barriera diffusione (gas barrier)
      - • performance e resistenza meccanica
      - • aggiungere funzioni SMART
      - • resistenza alle alte T
      - • resistenza agli agenti chimici
      - • decorazione
      - • proprietà ottiche
    - - • Smalto porcellanato:
        
        • substrati metallici o ceramici - miscela di ossidi a caldo fondono e creano lo smalto che solidificando decora e protegge la superficie
      - • Rivestimenti organici:
        
        • vari substrati - per questioni estetiche o migliorare la resistenza alla corrosione; applicati sopra un primer a spruzzo, a pennello, ad immersione o elettrostaticamente
      - • Rivestimenti ceramici:
        
        • substrati metallici – applicati attraverso tecniche spray termico; per
        rivestimenti antiusura e barriere termiche
      - • Rivestimenti diamantati:
        
        • substrati metallici e non – applicati con tecniche a film sottile e usati
        come rivestimenti antiusura
      - • Rivestimenti duri:
        
        • substrati metallici e non - rivestimenti di metalli duri e carburi vengono
        depositati sulla superficie con tecniche ad arco elettrico trasferito
      - • Rivestimenti DLC (diamond-like carbon):
        
        • substrati metallici e non – forma strato idrocarburico, molto sottile
        pochi nm; per riduzione attrito
- - - -  coating application
      -  thin-film deposition (<10-2 mm)
  - - - • tramite rulli, esplosivi, stampaggio
      - • laser (fusione strato di materiale su superficie)
    - - • più strati weld overlay
      - • rivestimenti duri WC, carburi con arco elettrico (spark hardening)
    - - • smalti rivestimento lucido e semilucido
      - • lacche pellicola per evaporazione solvente
      - • vernici ad acqua superficie porosa
- - - - • funzionalità
      - • capacità di manutenzione
    - - • «Trattamento della superficie e delle regioni superficiali di un materiale per consentire alla superficie di eseguire funzioni distinte da quelle richieste dalla maggior parte del materiale»
    - - • metallurgicamente
      - • meccanicamente
      - • chimicamente
      - • aggiungendo un rivestimento
    - - • trattamenti superficiali
      - • applicazione di rivestimenti
      - • modifica della finitura
    - - • resistenza al calore
      - • resistenza all’usura
      - • resistenza alla corrosione
    - - • Difficile che materiale di bulk abbia sia proprietà quali elevata durezza e
        buona tenacità
    - - • Substrato può essere ottimizzato per quanto attiene resistenza meccanica e tenacità
      - • Superficie – es. rivestita con un idoneo materiale - può essere resa più resistente all’usura e/o alla corrosione
    - - INTERFACCIA
        
        FUNZIONE
        
        ADESIONE
      - SUBSTRATO
        
        FUNZIONE
        
        FORMA
        
        TENACITA'
        
        RESISTENZA
      - COATING
        
        FUNZIONE
        
        ELEVATA RESISTENZA
        
        ALTA STABILITA' CHIMICA
  - - - • da diversi mm (sovrapposizioni) a pochi strati atomici o nanometri (thin-film)
        → deposizione di uno strato atomico
    - - • da 250-300 HV (rivestimenti metallici, spray) a 3500 HV per rivestimenti in TiN
        → fino a 10.000 HV (rivest. diamantati)
    - - • Nano-composito, nanostrato, amorfo, cristallino, quasicristallino, e così via
  - - - • trattamenti superficiali
      - • tecnologie a film sottile
      - • applicazioni di rivestimento
    - - • es. migliorare resistenza a corrosione, ossidazione o usura
      - • Singoli componenti 1980 S
      - MULTI componenti o multistrato: 1990 S
    - - • es. aumentare durezza, adesione, variare proprietà ottiche
      - gradiente nanostrutture 2000 in poi
    - - • es. modificano la biocompatibilità e proprietà ottiche di bagnabilità o elettriche
      - adattivi smart