Vakuuminio dengimo technologija atsirado palyginti neseniai. Tarptautinėje arenoje CVD (cheminio garų nusodinimo) technologija buvo pritaikyta kietojo lydinio pjovimo įrankiams septintajame dešimtmetyje. Tačiau ankstyvojo vystymosi metu ši technologija susidūrė su daugybe kliūčių. Jis turėjo veikti aukštos-temperatūros aplinkoje (kai proceso temperatūra viršija 1000ºC) ir turėjo ribotą dangų įvairovę, o tai labai apribojo jo plėtros galimybes.
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje atsirado PVD (fizinio garų nusodinimo) technologija, atvėrusi daug žadančią naują erdvę vakuuminio dengimo srityje. Vos per kelis dešimtmečius po to PVD dengimo technologija sparčiai vystėsi.
Šiais laikais vakuuminio dengimo technologijos srityje atsirado naujos technologijos, tokios kaip PCVD (fizinis cheminis nusodinimas garais) ir MT-CVD (vidutinės temperatūros cheminis nusodinimas garais). Įvairi dengimo įranga ir procesai nuolat atsiranda, o tai rodo klestinčią ir įvairią sceną.
Ateityje įrankių dengimo technologijos plėtros tendencijos apims šiuos dalykus:
(I) Dangos komponentų įvairovė ir sudėtingumas
a. Pirmosios kartos PVD dangos daugiausia sudarytos iš TiN. Tuo remiantis iš eilės buvo sukurtos įvairios atskiro metalo dangos, tokios kaip TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC. Toliau plėtojant PVD nusodinimo technologiją, į dangas buvo dedamas aliuminis, atsirado daugiakomponentės metalų lydinių dangos, tokios kaip TiAIN ir TiAICN. Jų atsparumas dilimui ir raudonas kietumas gerokai pagerėjo, palyginti su vienkartinėmis metalo dangomis, todėl jas galima naudoti didesniu pjovimo greičiu, pavyzdžiui, iki 150 m/min.
b. Vėliau tapo tendencija ant įrankio sluoksnis po sluoksnio dengti kelių skirtingų tipų dangas, kad būtų išnaudoti kiekvienos dangos pranašumai. Pavyzdžiui, buvo naudojami deriniai TiN + TiCN + TiN, TiN + TiALN, TiAIN + WC/C ir kt.
c. Pastaraisiais metais PVD dengimo technologija žengė dar vieną reikšmingą žingsnį į priekį. Kelios dengimo įmonės užsienyje sėkmingai sukūrė impulsinio dengimo technologiją ir pradėjo ją taikyti. Pavyzdžiui, P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) technologija iš Balzers Šveicarijoje ir HIP_ (High Ion Pulse) technologija iš Cemecon Vokietijoje. Šios dvi naujos technologijos naudoja impulsinius elektronus, kad suaktyvintų tikslinės medžiagos lankinį garavimą. Dėl šio proceso, veikiančio deguonies atmosferoje, teoriškai ši technologija gali nusodinti bet kokį metalo oksidą (pvz., Al2O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 ir kt.) ir jo junginių dangas. Šiuo metu Al2O3 danga įžengė į praktinio bandymo stadiją ir manoma, kad artimiausiu metu ji bus plačiai pritaikyta.
(II) Dangų pritaikymas tampa tikslingesnis
Siekiant patenkinti skirtingus taikymo reikalavimus, dangų kūrimas ir projektavimas tampa vis tikslesnis. Atsižvelgiant į skirtingų taikymo sričių, tokių kaip gręžimas, frezavimas, sausas valcavimas, štampavimas ir giluminis tempimas, charakteristikas ir reikalavimus, buvo sukurtos dangos, turinčios santykinių pranašumų šiais aspektais. Dėl nuolatinių pastangų ir eksperimentų buvo pasiekta sėkmės tam tikrose srityse, pvz., naudojant TiX (Al:Ti=2:1) dangą frezuojant, AICrN dangas naudojant dideliu greičiu -valcuojant, CrN + TISIN kompozicinėmis dangomis gręžiant ir TIN + TCX dangomis naudojant giluminį brėžinį. Jų tarnavimo laikas yra žymiai ilgesnis nei kitų dangų. Be to, jau plačiai taikomos įvairios tikslinės dangos, turinčios tokias funkcijas kaip atsparumas korozijai (Crx dangos), savaiminis sutepimas (WC/C dangos), minkštų medžiagų apdorojimas (MoS2 dangos) ir kietų medžiagų apdirbimas (CBN, deimantinės dangos). Nors šios dangos buvo labai sėkmingos atitinkamose srityse, nuolat tobulinant PVD dengimo technologiją, bus nuolat kuriamos naujos, tikslingesnios dangos, kurios pakeis šias esamas dangas.
(III) Dangų nusėdimo dalelės paprastai būna nanometrizuotos
Tobulėjant nanotechnologijoms ir tobulėjant dengimo technologijoms, nanometru{0}}dengti pjovimo įrankiai sulaukė didelio tyrėjų ir PVD dangos paslaugų įmonių dėmesio. Dangos nusodinimo dalelių nanometrizavimas gali padidinti sukibimo stiprumą tarp dangos ir pagrindo, taip pat tarp skirtingų sluoksnių, taip pat gali sumažinti dangos paviršiaus šiurkštumą. Šiuo metu daugumos dangų nusėdimo dalelės vis dar yra gana didelės. Nors yra kai kurių dangų, vadinamų nano-lygiu, galutiniame dangos paviršiuje vis tiek galima rasti didelių dalelių, o dangos paviršius vis dar yra gana grubus. Dangos nusodinimo dalelių dydžio sumažinimas išlaikant proceso stabilumą, kad neatsirastų didelių nenormalių dalelių, taps svarbia dangų kūrimo kryptimi, ypač naudojant veidrodinius paviršius. Nors kai kurios įmonės sukūrė veidrodines paviršių dangas, jų kokybė ir stabilumas yra prasta, o procesas taip pat gana sudėtingas. Būsimuose dangų tyrimuose ir plėtroje pagrindinės plėtros kryptys bus dangų dalelių nanometrizavimas ir dangų tarpsluoksnio storio nanometrizavimas, o tai labai svarbu gerinant visapusį dangų veikimą ir mažinant tarpsluoksnių įtempimą bei dar labiau pagerinant veidrodinio paviršiaus lygumą, taip toliau plečiant dangų pritaikymą tikslaus formavimo pramonėje.
(IV) Dangų proceso temperatūra vis žemėja
Nuo maždaug 1000 laipsnių nusodinimo temperatūros bendroms CVD dangoms iki maždaug 500 laipsnių PVD ir PECVD dangoms dangų nusodinimo temperatūra sumažėjo, todėl išplėtė dangų panaudojimo spektrą. Tačiau maždaug 500 laipsnių nusodinimo temperatūra vis tiek daro neigiamą poveikį dengiamam ruošiniui, pavyzdžiui, sukelia ruošinio deformaciją ir sumažina pagrindo kietumą. Todėl reikia pasiūlyti specialius dengto ruošinio išankstinio pašildymo reikalavimus, pvz., ruošinio atgal įkaitinimo temperatūra neturi būti žemesnė už dangos temperatūrą. Žemesnės temperatūros dangos, pvz., dangos temperatūra žemesnė nei 200 laipsnių, pašalins šiuos apribojimus, todėl bus galima naudoti platesnį dengimo medžiagų asortimentą, lanksčiau pasirinkti išankstinį pašildymą ir labiau įgyvendinti įvairias paviršiaus modifikavimo technologijas. Tuo pačiu metu žemos temperatūros dangų naudojimas sumažins dengimo įrangos energijos sąnaudas, o tai turės tam tikrą aplinkos apsaugos poveikį energijos taupymui. Be to, sumažinus dangos temperatūrą, sutrumpėja šildymo ir aušinimo laikas, sutrumpėja dangų pristatymo ciklas ir padidėja efektyvumas. Todėl žemos temperatūros dangos labai paskatins dangų naudojimą ir populiarinimą bei taps svarbia PVD dangų kūrimo kryptimi.
