Spis treści. Informacje. Powłoki PVD

Transkrypt

1 10

2

3 Spis treści Powłoki PVD

4 Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) jest techniką powlekania polegającą na przenoszeniu materiału na poziomie atomów. Proces ten stanowi alternatywę dla powlekania elektrolitycznego. PVD przypomina pyrolityczne osadzanie warstw (CVD). Różnica polega na tym, że w przypadku PVD surowiec/prekursor początkowo jest w fazie stałej, natomiast w przypadku CVD, prekursory wprowadzane są do komory reakcyjnej w postaci gazu. Jak działa Fizyczne osadzanie z fazy gazowej? Procesy PVD przebiegają w warunkach próżniowych. Proces przebiega w czterech etapach: 1. Parowanie: Na tym etapie elektroda składająca się z osadzanego materiału jest bombardowana przez wysokie źródło energii, takie jak wiązka elektronów lub jonów. Uwalnia to atomy z powierzchni elektrody i odparowuje je. 2. Transport: Proces ten polega na ruchu odparowanych atomów z elektrody do substratu, który będzie powlekany i przebiega prostoliniowo. 3. Reakcja: W przypadku, gdy powłoki składają się z tlenków metali, azotków, karbidów i innych podobnych materiałów, elektroda jest z metalu. Atomy metalu reagują z cząsteczkami odpowiedniego gazu podczas transportu. 4. Osadzanie: Jest to proces powlekania powierzchni substratu. Do czego używa się powłok PVD? Powłoki PVD mają wiele zalet. Niektóre z nich to: Zoptymalizowana twardość i odporność na zużycie Mniejsze tarcie Zwiększona odporność na utlenianie Zastosowanie powłok tego typu ma na celu zwiększenie wydajności dzięki większej efektywności i trwałości komponentów. Pozwala to na stosowanie powlekanych komponentów w środowisku, w którym zastosowanie niepowlekanych komponentów byłoby niemożliwe.

5 Fizyczne osadzanie z fazy gazowej Czym jest PVD Zalety Procesu Fizycznego osadzania z fazy gazowej Możliwe jest zastosowanie osadzanych materiałów o ulepszonych właściwościach w porównaniu do substratu. Zakres stosowanych materiałów obejmuje wszystkie materiały nieorganiczne i kilka rodzajów materiałów organicznych. Proces ten jest bardziej przyjazny dla środowiska niż procesy, takie jak powlekanie elektrolityczne. Zastosowania Powłoki PVD stosowane są głównie do zwiększenia twardości, odporności na zużycie i utlenianie. Dlatego też zastosowanie powłok PVD obejmuje dziedziny, takie jak lotnictwo, przemysł samochodowy, urządzenia chirurgiczne/medyczne, kokile i formy odlewnicze stosowane w różnych procesach obróbki materiałów, narzędzia tnące,... 10

6 Powłoki PVD Firma DME otrzymała licencję na nowe powłoki powierzchniowe dla narzędzi metalowych i części produkowanych przez amerykańską firmę Micro Surface Inc., które wprowadzamy do sprzedaży pod nazwą LAMCOAT. Te jedyne w swoim rodzaju na terenie Europy powłoki powierzchniowe - stanowiące pod wieloma względami idealny dodatek do utwardzających powłok PVD, takich jak azotek tytanu (TiN) lub azotek chromu (CrN) - mogą być stosowane do wszystkich rodzajów metali twardych i miękkich. Powłoka ta została zaprojektowana do zastosowań w inżynierii kosmicznej i była testowana w ekstremalnych warunkach, we wszystkich ruchomych elementach części układu mechanicznego, elektrycznego i hydraulicznego. W Stanach Zjednoczonych stosują ją firmy serwisujące, przy czym nieustannie poszerzane są możliwości zastosowania. Kluczową cechą LAMCOAT jest redukcja tarcia do ok. 70%, zależnie od zastosowania, oraz właściwości smarujące i ślizgowe. LAMCOAT jest miękką powłoką z dwusiarczku wolframu, która nanoszona jest w temperaturze pokojowej, w warstwach o grubości pomiędzy 0,0005 a 0,0015 mm. Powłoka LAMCOAT stosowana jest w różnych gałęziach przemysłu na terenie Stanów Zjednoczonych, takich jak: Technologia tworzyw sztucznych Technologie napędowe Przemył samochodowy Hydraulika Technologie prasowania Inżynieria elektryczna Produkcja łożysk kulowych Inżynieria kosmiczna Budowa maszyn Przemysł lotniczy Technologia cięcia Zastosowania LAMCOAT Technologia tworzyw sztucznych 1. Wypychanie LAMCOAT redukuje tarcie, co umożliwia: Oszczędność siły Niższe koszty energii Redukcję lub likwidację przerw w kształtach Ulepszone powierzchnie części dzięki minimalizacji ryzyka powstawania deformacji 2. Czas cyklu Dzięki redukcji tarcia możliwe jest skrócenie czasu cyklu i/lub zależnie od rodzaju materiału możliwa jest redukcja temperatury wtryskowej, dzięki czemu można dodatkowo skrócić czas cyklu. Właściwości te wykazano w testach przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych. Prawie wszystkie powszechnie stosowane materiały wykazały redukcję czasu cyklu oraz zalety 4 -

7 Powłoki PVD wymienione w Punkcie 1. Dalsze informacje dostępne są na żądanie. 3. Ruchome części Wszystkie ruchome części, takie jak suwaki, sworznie oraz tuleje cylindrowe i pręty pokryte LAMCOAT nie wymagają konserwacji, jeżeli zostaną prawidłowo zastosowane. 4. Nieszkodliwość W Stanach Zjednoczonych powłoka LAMCOAT uzyskała certyfikat nieszkodliwości dla działów produkcji, w których wykorzystywane są powłoki LAMCOAT i gdzie powlekane części mają styczność z produktami spożywczymi i farmaceutycznymi. Technologie prasowania Dzięki wyjątkowym właściwościom smarującym i ślizgowym powłoka LAMCOAT wykorzystywana jest w procesach prasowania i ciągnienia. LAMCOAT można w tym przypadku traktować jako uzupełnienie dla powłoki PVD. Czas prasowania matryc powlekanych PVD zostaje zoptymalizowany dzięki zastosowaniu powłoki LAMCOAT. Jest to możliwe dzięki jej właściwościom smarującym i ślizgowym. Umożliwia to ograniczenie zastosowania smarów. Powłoka ta wykazuje wiele zalet w kombinacji z materiałami takimi jak cienka blacha stalowa, stopy metali, blachy nieżelazne i powlekane. Elementy ruchome w narzędziach prasujących, takie jak suwaki i inne elementy funkcyjne oraz powlekane płyty i tuleje nie wymagają dalszej konserwacji. Szczególnie godne polecenia są wielowarstwowe tuleje z powłoką LAMCOAT. Wielowarstwowe tuleje z powłoką z brązu są bardziej trwałe niż tradycyjne tuleje stalowe. Dodatkowo, kombinacja powlekanych brązem kołków prowadzących i powłoki LAMCOAT ulepsza właściwości prowadzące, a okres żywotności zostaje przedłużony. Produkcja łożysk kulowych Łożyska kulowe mogą być powlekane tuż przed instalacją lub po zakończeniu montażu za pomocą LAMCOAT. Dzięki redukcji tarcia produkcja ciepła może ulec ograniczeniu również w przypadku dużych obciążeń. Ponadto, w wielu przypadkach dodatkowe smarowanie nie jest już konieczne, dzięki czemu łożyska kulowe nie wymagają dalszej konserwacji. Łożyska mechaniczne Zastosowanie powłoki LAMCOAT dla komponentów poruszających się osiowo lub promieniowo skutkuje brakiem konieczności przeprowadzania prac konserwacyjnych. Narzędzia tnące W obecnie stosowanej technologii cięcia materiały utwardzane powłokami PVD, takimi jak TiN, CrN czy innymi, stanowią najnowocześniejsze rozwiązania. LAMCOAT zapewnia dalszą redukcję tarcia oraz redukuje procesy nakładania spawów dzięki ulepszonemu usuwaniu cięć

8 Powłoki PVD Specyfikacja LAMCOAT LAMCOAT jest miękką powłoką z dwusiarczku wolframu. Proces powlekania LAMCOAT odbywa się w temperaturze pokojowej - deformacje lub zmiana struktury powlekanego materiału nie występuje. Proces powlekania nie wymaga zastosowania spoiw lub dodatków chemicznych. Powłoka jest nanoszona na poziomie molekularnym. Grubość powłoki Grubość powłoki LAMCOAT wynosi od 0,0005 do 0,0015 mm. Powłoka nanoszona jest równomiernie na wszystkie powierzchnie. Powłoka jest niebiesko-szara, a jej wygląd uzależniony jest od powierzchni powlekanego elementu. Zakres temperatur Powłokę LAMCOAT można stosować w temperaturach od -273 C do ok C (w krótkich odstępach czasu do +652 C). W przypadku stosowania w próżni: mbar 188 C do C. Stabilność chemiczna Powłoka LAMCOAT jest neutralna chemicznie, odporna na rdzę i nietoksyczna. Możliwe jest zastosowanie do wszystkich powierzchni metalowych. Jest odporna na działanie większości rozpuszczalników, paliw i związków chloru. Nie jest odporna na działanie kwasu siarkowego, fluorowodorowego i ługów alkalicznych. Powłoka LAMCOAT sama w sobie jest odporna na rdzę, przy czym nie jest w stanie zapewnić ochrony materiałom nośnym

9 Powłoki PVD Kompatybilność Powłoka LAMCOAT jest skutecznie stosowana w kombinacji z olejami i smarami petrochemicznymi, smarami syntetycznymi i płynami hydraulicznymi. Współdziała ze smarami tworząc warstwę hydrodynamiczną. Stosujemy następujące utwardzające powłoki PVD: LAM A (CrN) LAM B (TiN) LAM C (TiCN) LAM D (TiAlN) Oszczędność i wyższa jakość dzięki powłokom utwardzającym dostosowanym do materiału: Powłokę utwardzającą dobiera się zależnie od celu zastosowania. Nasze doświadczenie pokazuje, że zastosowanie właściwej powłoki dla danej powierzchni jest zagadnieniem kluczowym. Technologia tworzyw sztucznych W tym przypadku zastosowano powłoki do materiałów twardych, przede wszystkim LAM-A (CrN) i LAM-B (TiN). Powłoki nanoszone są na powierzchnie o różnych kształtach, przy czym pokrywane są w całości lub częściowo, oraz na ruchome elementy, takie jak wypychacze i suwaki etc. Technologie prasowania Najlepsze rezultaty osiągnięto przy zastosowaniu LAM-A (CrN) i LAM-B (TiN), przy czym powłoka została dobrana pod względem obrabianych materiałów, takich jak blacha ze stali nierdzewnej, nieżelazne metale, blachy powlekane i niepowlekane. Powłoka wykazuje wyraźne korzyści w przypadku zastosowania do tulejek dziurkujących i tnących oraz ruchomych elementów w technologiach deformacji. Technologia cięcia Również w tym przypadku, zależnie od celu zastosowania, można dobrać odpowiednią powłokę PVD. Zwiększona częstotliwość użycia oraz zwiększenie szybkości cięcia, a zarazem ulepszona jakość powierzchni możliwe jest dla wszystkich narzędzi do frezowania, toczenia lub wiercenia. Szczególne zalety powłoki LAMCOAT : Kluczowymi zaletami LAM-A (CrN) jest odporność na zużycie i odpowiednia lepkość. Metaliczna niebieska powierzchnia ma szczególnie niski współczynnik tarcia, który można dodatkowo obniżyć dzięki polerowaniu. Powłoka ta jest szczególnie przydatna w przemyśle metalowym i produkcji tworzyw sztucznych. Obecnie powłoki do materiałów twardych stosowane są w nowoczesnych instalacjach w temperaturach 200 C

10 Powłoki PVD Powłoka LAMCOAT Ten typ powłok został zaprojektowany w USA dla potrzeb inżynierii kosmicznej i wykorzystywany jest w różnych gałęziach przemysłu mechanicznego, elektrycznego i w hydraulice. LAMCOAT jest miękką powłoką z dwusiarczku wolframu, nanoszoną w temperaturze pokojowej, w warstwach o grubości pomiędzy 0,0005 a 0,0015 mm. W zależności od obszaru zastosowania, powłoka ta może redukować tarcie o ok. 70%. W wielu przypadkach stanowi idealny dodatek do powłok PVD ze względu na swoje właściwości smarujące i ślizgowe. Obszary zastosowania... Części mechaniczne/dynamiczne: Kształtowanie metali: narzędzia do prasowania i ciągnienia metali nieżelaznych oraz stali chromowo-niklowej Międzynarodowe rajdy: zwiększenie wydajności napędu o 10% po naniesieniu powłoki Łożyska do dużych pras: redukcja temperatury wewnętrznej o ok. 20% dzięki redukcji tarcia Łożyska kulowe dla zastosowań w ultra wysokich próżniach Specjalne łożyska kulowe: zwiększenie funkcjonalności Elementy pomp: zwiększona efektywność kosztów poprzez obniżenie tarcia Uncoated LAM-A (CrN) LAM-A (CrN)+ LAMCOAT Quantity Stamping time comparison: Example: Drawing ring of material hardness 62 HRC Drawing region in material flow direction highly polished, 3.0 mm steel sheet, active diameter ǿ 90 mm, drawing depth 60 mm. Uncoated and with LAM-A (CrN) coating lubricated with drawing oil. With LAM-A (CrN) plus LAMCOAT drawing was carried out only with the corrosion protection of the strip PP 1061 mm 1098 mm +3,3%

11 Powłoki PVD... Formy odlewnicze: Szybsze wypełnianie wnęk Uncoated W przypadku większości tworzyw sztucznych - łatwe usuwanie Obniżenie temperatury narzędzi Skrócony czas cyklu LAM-A (CrN) Redukcja ilości mediów oddzielających Zwiększone bezpieczeństwo LAM-A produkcji (CrN)+ LAMCOAT Brak odkształceń części po usunięciu powłoki Mniej odpadów Quantity... Noże kształtowe: Redukcja użycia Stamping smarów time comparison: Możliwość częstszego Example: Drawing stosowania ring of material hardness 62 HRC Drawing region in material flow direction highly polished, 3.0 mm steel sheet, active diameter ǿ 90 mm, drawing depth 60 mm. Uncoated and with LAM-A (CrN) coating lubricated with drawing oil. With LAM-A (CrN) plus LAMCOAT drawing was carried out only with the corrosion protection of the strip PP ABS POM+UV GF PE PC PETG-Copolyester 754 mm 823 mm 983 mm 1021 mm 902 mm 932 mm 1061 mm 1098 mm +3,3% 1044 mm 1077 mm 998 mm 1046 mm +9,1% +3,4% +3,2% +4,6% +3,9% PMMA 683 mm 709 mm +3,7% PS impact resistant PS transparent PEI unreinforced 495 mm 521 mm 663 mm 683 mm 495 mm 521 mm +5,1% +3,1% +8,3% Filling study Injection molding tool with spiral geometry: 3 9% increase per flow path length Uncoated LAMCOAT coated Improvement in % A study of the Western Washington University, USA

12 10 -