PVDコーティングプロセスの利点の中で、現在のマイクロチップから太陽電池パネルまで、最もタフで、最も輝かしく、最も先端的な技術を生み出すとされるものの中で、最も重要なのは、PVDコーティングが地球環境を悪化させる毒性残留物や副産物なしに適用できることです。

物理蒸着法（PVDコーティング）は、固体金属が高真空環境で蒸発し、純金属または合金コーティングとして導電性材料に堆積される、さまざまな薄膜堆積技術を指します。

このコーティング技術は、単一の原子または分子レベルでコーティング材料を転送するプロセスであり、非常に純粋で高性能なコーティングを提供し、多くのアプリケーションでは電気めっきよりも好ましいものです。PVDコーティングプロセスは、流体前駆体と化学反応を伴う従来のコーティングに比べて、環境に優しいプロセスであり、廃棄される毒性物質の量を大幅に減少させることができます。

マイクロチップや半導体デバイスの中心に位置するPVDコーティングは、太陽電池パネル産業においてより環境に配慮した電気を生み出すことに貢献しています。また、最高の純度を要求される外科用および医療用インプラントを可能にします。PVDコーティングは、優れた硬度、耐久性、摩耗抵抗性を持つコーティングを生成し、高性能な動作部品の摩擦を低減するため、航空宇宙および自動車産業、耐久性が重要な成功要因となる切削工具で広く使用されています。

PVDは基本的には真空コーティング技術であり、金属をプラズマ状の原子または分子に蒸発させ、広範な基材に堆積します。高真空チャンバー内で実行され、通常は10^-2から10^-4ミリバールの間で、プロセス温度は150から500度Cの間で行われます。

コーティングされる材料は固定具に固定され、真空堆積装置チャンバーに配置されます。装置は、使用されるコーティング材料、基材、およびプロセスに応じて最適な圧力までポンプダウンされ、コーティング対象物は事前に加熱され、スパッタクリーニングされます。

Zirconium Nitride (ZrN)、Zirconium Carbon Nitride (ZrCN)、Titanium Nitride (TiN)、Titanium Carbon Nitride (TiCN)、Chromium Nitride (CrN)、Chromium Carbon Nitride (CrCN)、Chromium Nitride (CrN)など、さまざまなタイプのPVDコーティングがあります。

PVDコーティング材料を構成する炭化物、窒化物、シリシド、ボライドは、それぞれ特定のアプリケーションに適合した特別な特性を持っています。例えば、摩擦や温度が重要な成功要因とされる高性能航空宇宙および自動車部品には、グラファイトやチタンがよく使用されます。

多くの場合、数原子または分子の厚さの均一な薄膜コーティングを実現するために、コーティング対象部品は一定の速度で複数軸回転させるか、コンベアベルトに配置して堆積材料のプラズマストリームを通過させます。同じ堆積サイクルで単層または多層のコーティングを適用することができます。

さらに、窒素、酸素、アセチレンなどの反応性ガスを真空堆積チャンバーに導入して、コーティングと基材の非常に強固な結合を形成します。薄膜コーティングは数ミクロン厚さですが、非常に密着性のあるコーティングを形成し、摩潤性が高く、摩擦と熱を低減させるため、高性能切削工具やエンジン部品に最適な選択肢となっています。

物理蒸着法コーティングはまた、変色や腐食に非常に耐性があり、色あせしない広範な装飾仕上げに使用され、非常に輝かしい仕上げを生み出します。薄膜コーティングの耐蝕性により、時計が傷や引っかき傷に非常に耐性があり、眼鏡から自己清浄の着色ガラス窓まで幅広い光学的なアプリケーションで使用されています。その耐蝕性から、ドアハンドル、配管設備、船舶設備などの家庭用品に広く使用されています。

Y2O3コーティングの報告書：

クォーツ管の内表面にY2O3コーティングを施しました。外径=25.4mm、内径=22mmです。

以下の方法により評価しました：

- HRSEM（High Resolution Scanning Electron Microscopy）による表面形態学の観察

- 内表面に対するEDS（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）分析（分析用にカーボンコーティング）

- SEM Philips XL-30による金属lographyクロスセクション

結果は以下の通りです：

表面形態学は図1と図2に示され、ナノサイズの結晶が密にコーティングされていることが確認されました（約30nm）。

図2は図1と同様のもので、より高倍率で観察されています。粒子のサイズは約30nmです。

No pin-holes were revealed.

• EDS (LINK ISIS) spectrum obtained in the middle of the tube is shown in Fig 3 and reveals 88wt% Y2O3+ 12wt% SiO2 (substrate)

• Since the depth of EDS analysis is ~ 1µm, there is the indication that Y2O3 layer thickness is close to 1µm

• Metallographic cross-section prepared at the end of the tube reveals dense, uniform coating of ~0.5µm - see arrows in Figs 4 and 5

• No discontinuities or other defects were revealed at the quartz/Y2O3 layer interface

• In the central part of the tube a coating thickness of ~0.75µm was observed, see Fig 6