Om man talar om olika ytbeläggningar på plaster förekommer ofta akronymen PVD (Physical vapor deposition) som är det engelska samlingsnamnet för ett antal olika metoder som skapar (mycket) tunna beläggningar, ofta under 100 nanometer men det finns även funktionella skikt på några mikrometer.
Vad är inte PVD?
Det är också vanligt att belägga plasten med flera metallskikt genom så kallad elektroplätering som är en elektrokemisk process där man i olika bad belägger plasten med bland annat koppar, nickel och oftast med ett ytskikt av krom. Processen, speciellt med så kallat sexvärt krom, är inte miljövänlig och kommer att förbjudas inom EU efter en nu pågående övergångstid. Skikttjockleken är några tiotals mikrometer. Man kan ofta känna skillnaden mot PVD-behandlad plast genom att de pläterade detaljerna känns kalla(re) på grund av sin relativt tjocka beläggning.
Processen är också mer begränsad när det kommer till antalet plastmaterial som kan beläggas direkt; oftast används ren ABS eller blandningar av olika ABS-material.
Olika användningsområden för PVD på plast
På plast används PVD ofta för så kallad metallisering, då en plastyta beläggs med en metall eller en metallegering. Oftast har beläggningen ett dekorativt och/eller funktionellt syfte. En vanlig metall som används är aluminium eftersom det är billigt och miljövänligt.
Dekoration
Varje dag ser vi plastdetaljer som har metalliserats för dekorativa ändamål. Det kan röra sig om duschhandtag, krokar, smycken, leksaker, avloppsrör, vattenlås och allt som man vill ska se ut som metall. Det vinnande laget i ishockeyns elitserie SHL tar på sig metalliserade hjälmar som ser ut som guld.
Reflektion
Så beläggs exempelvis reflektorämnen i plast med ett tunt skikt av aluminium som skapar den reflektiva ytan. Även cd- och dvd-skivor beläggs med ett tunt skikt av aluminium för att reflektera lasern.
Barriär
Ett annat användningsområde är på chipspåsars insida för att skapa en ångbarriär så att fräschören behålls.
Avskärmning
En speciell applikation är att skiktet ska avskärma elektromagnetisk strålning. Då beläggs substratet med 3–5 mikrometer metall.
Andra användningsområden för PVD
Tekniken används för att skapa många olika mekaniska, optiska, kemiska och elektroniska funktioner. Vanliga industriella PVD-applikationer är olika beläggningar på olika material med metallnitrider baserade på till exempel titan, krom eller aluminium, men även rena metaller eller legeringar används. Exempel på applikationer är halvledarbaserade solpaneler, elektrolyter i bränsleceller eller härdade skärverktyg för metallbearbetning.
PVD-processen – så går det till
Gemensamt för alla PVD-processer är att de sker i vakuum och att de behöver energi för att överföra ett material från fast form till gas och sedan tillbaka genom kondensation. Om man bortser från vakuumet kan man jämföra processen med att koka upp vatten och sedan hålla sin hand i ångan några decimeter ovanför grytan (där man inte bränner sig). Där kondenserar vattenångan åter till vattendroppar på handen.
Till de vanligaste metoderna PVD-processerna hör så kallad sputtering (förstoftning) och förångning.
PVD och miljön
Som nämnt ovan är PVD-beläggningar i många fall en bra ersättning för eller ett alternativ till förkromning. Processen är miljövänlig och resurssnål.
Förbehandling
För de dekorativa och reflekterande skikten behövs oftast en förbehandling av ytan som ska beläggas. De extremt tunna metallskikten ska se ut som en spegel och det uppnås bara om substratets yta är mycket jämn. Sådana ytor kan skapas redan när plastdetaljen tillverkas, men om så inte är fallet behövs en lack för att jämna ut ytan. Lacken kan i vissa fall även hjälpa till att skapa bättre vidhäftning på substratet.
Beläggning
- En vakuumkammare fylls med plastdetaljen (substratet) som ska beläggas.
- Luften i kammaren pumpas ut tills ett visst vakuum nåtts. Vakuumet behövs för att det sänker förångningstemperaturen, hindrar oxidation och möjliggör bättre spridning av metallångan.
- Ytbeläggning. Genom tillförsel av energi, till exempel genom värme eller beskjutning med joner (sputtering) överförs materialet till gasform. Metallgasen rör sig i kammaren och kondenserar på alla dess ytor.
- Luft återinförs.
- Kammaren öppnas.
- Det nu metalliserade ämnet kan tas ut.
Efterbehandling
De dekorativa skikten som hanteras ofta måste skyddas mot slitage. Återigen används en lack för detta. Dessutom kan man lägga ett färgämne i lacken så att man kan uppnå alla möjliga metalleffekter som guld, krom eller vilken kulör som helst men med metallisk lyster.
