Tartalom. Információ. PVD bevonatok

Átírás

1 10

2

3 Tartalom PVD bevonatok

4 A fizikai gőzfázisú leválasztás (Physical Vapor Deposition, PVD) alapvetően gőzfázisú anyagokkal dolgozó technológia, amelyben a bevonatképzés atomi szinten megy végbe. A galvanizálási folyamat alternatívája. A folyamat hasonló a kémiai gőzfázisú leválasztáshoz (Chemical Vapor Deposition, CVD), azzal a különbséggel, hogy a nyersanyagok/prekurzorok, vagyis azok az anyagok, amelyekből a bevonatot képezik, szilárd halmazállapotban vannak jelen, míg a CVD eljárás esetén gáz halmazállapotban vezetik be a reakciókamrába. Hogyan működik a fizikai gőzfázisú leválasztás? A PVD folyamat vákuumban játszódik le. A folyamat négy lépésből áll: 1. Elgőzölögtetés: Ebben a fázisban a célt, amely abból az anyagból áll, amiből a bevonat fog képeződni, nagy energiájú elektronokból vagy ionokból álló sugárral bombázzák. Ez atomokat választ le a cél felületéről, elgőzölögtetve azt. 2. Szállítás: Ez a fázis egyszerűen annyiból áll, hogy a célról elgőzölögtetett atomokat a bevonni kívánt hordozóhoz (szubsztrátum) visszük, ami általában egyenes vonalban történik. 3. Reakció: Ha a bevonat fém-oxidokból, nitridekből, karbidokból vagy hasonló anyagokból áll, a cél fém anyagú. A fém atomok a szállítási fázis során reakcióba lépnek a megfelelő gázzal. 4. Bevonatképzés: Ebben a fázisban rakódik le a bevonat a szubsztrátum felületén. Mire használhatóak a PVD bevonatok? PVD bevonatot számos okból képeznek. A legfontosabbak: Nagyobb keménység és kopásállóság Alacsonyabb súrlódás Nagyobb ellenállás az oxidációval szemben Az ilyen bevonatok célja, hogy javítsák a hatékonyságot a jobb teljesítmény és az alkatrész hosszabb élettartama által. Azt is lehetővé tehetik, hogy a bevont alkatrészek olyan környezeti viszonyok között működjenek, amelyek közt az eredeti alkatrész nem lett volna képes.

5 A fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD) meghatározása A fizikai gőzfázisú leválasztás folyamatának előnyei A szubsztrátumhoz képest jobb tulajdonságú anyagokból képezhető bevonat Gyakorlatilag bármilyen szervetlen vegyület, illetve némely szerves vegyület is felhasználható A folyamat környezetbarátabb, mint a galvanizálás Alkalmazási területek A PVD bevonatokat általában a keménység növelése, a jobb kopásállóság és az oxidációval szembeni nagyobb ellenállás érdekében használják. Ezért az ilyen bevonatokat széles körben alkalmazzák, például az űrrepülés, az autóipar, az orvoslás/gyógyszerészet, mindenféle anyaghoz használható sajtolószerszámok és öntőformák, vágószerszámok stb. terén. 10

6 PVD bevonatok A DME megszerezte egy új fémszerszámokhoz és alkatrészekhez használható felületkezelési eljárás licencét az amerikai Micro Surface Inc. vállalattól, amelyet LAMCOAT néven mutatunk be. Ez a bevonat, mely Európában egészen egyedülálló, számtalan rendkívül kiváló módon egészíti ki a PVD keményfém bevonatokat, mint a titán-nitrid (TiN) vagy a króm-nitrid (CrN), és minden kemény és lágy fémen használható. A bevonatot űrutazáshoz fejlesztették ki, és évekig tesztelték szélsőséges körülmények között, a mechanikus, elektronikus és hidraulikus rendszerek minden mozgó alkatrészein. Az Egyesült Államokban szolgáltató vállalatok alkalmazzák, és folyamatosan találnak újabb alkalmazási területeket. A LAMCOAT legfőbb jellemzője, hogy, az alkalmazás és felhasználás módjától függően, akár 70%-kal is képes csökkenteni a súrlódást, és ebből eredően kiváló kenési és csúszási tulajdonságokkal bír. A LAMCOAT volfrám-diszulfid alapú lágy bevonat, amelyet szobahőmérsékleten visznek fel 0,0005 és 0,0015 mm közötti vastagságban. A LAMCOAT -ot számtalan iparág alkalmazza az Egyesült Államokban: Műanyaggyártás Hajtásláncok Autóipar Hidraulika Préselési technológiák Elektroműszerészet Golyóscsapágy-ipar Úrutazás Gépgyártás Légijármű-ipar Vágási technológiák A LAMCOAT alkalmazási területei Műanyaggyártás 1. Kidobás A LAMCOAT csökkenti a súrlódási ellenállást, melynek eredménye, hogy Kevesebb erő szükséges Alacsonyabb energiaköltségek Kevesebb lesz vagy esetenként teljesen megszűnik a sorja Kiváló felületű alkatrészek, mivel a deformálódás veszélye minimális 2. Ciklusidő A súrlódás csökkenése miatt rövidebb ciklusidő érhető el és/vagy, az anyagtól függően, csökkenthető a befecskendezési hőmérséklet, így rövidülhet a ciklusidő. Ezt átfogó tesztek bizonyítják az Egyesült Államokban, ahol a leggyakoribb anyagoknál csökkent a ciklusidő az 1. pontban említett előnyök mellett. További részletekért forduljon hozzánk

7 PVD bevonatok 3. Mozgó alkatrészek Minden mozgó alkatrész, pl. csúszka, kidobócsap vagy akár hengerhüvely és rúd is bevonható LAMCOAT -tal, így rendeltetésszerű használat mellett nem igényelnek karbantartást. 4. Ártalmatlanság Az Egyesült Államokban a LAMCOAT bevonat megkapta az ártalmatlanságról szóló tanúsítványt olyan gyártási technológiák számára, ahol a LAMCOAT -tal bevont eszközöket élelmiszer- és gyógyszeripari termékek gyártására használják. Préselési technológiák Kiváló kenési és csúszási tulajdonságai miatt a LAMCOAT préselési és húzási folyamatoknál is alkalmazzák. A LAMCOAT itt a PVD bevonat kiegészítéseként kerül felhasználásra. A PVD bevonatú húzódugók és mátrixok préselési üzemideje megnő a LAMCOAT használatával, a jobb kenési és csúszási tulajdonságainak köszönhetően. Ezzel egyidőben csökken az elhasznált kenőanyagok és -zsírok mennyisége. A bevonat előnyeit kihasználhatja minden anyagon, mint a lemezacélok, a legtöbb ötvözet, és a színesfém lemezek és bevonatos lemezek esetén. A présgépek mozgó alkatrészei, mint a csúszkák vagy más funkcionális alkatrészek, valamint a bevont rudak és csapágyak többé nem igényelnek karbantartást. Itt kifejezetten javasolnunk kell a LAMCOAT bevonatú lemezelt acélperselyeket. Ahogy bizonyára tudja, a bronz bevonatú lemezelt acélperselyek hosszabb életűek, mint a hagyományos acélperselyek. Ráadásul a bronz és a bevonatos acél vezetőcsapok, valamint a LAMCOAT bevonat együttes használatával a csapok tulajdonságai javulnak, és a préselési üzemidő (élettartam) megnő. Golyóscsapágy-ipar A golyós és görgős csapágyak elláthatóak LAMCOAT bevonattal a beszerelés vagy összeállítás előtt. A súrlódás csökkenése miatt még nagy terhelés mellett is csökken a hőtermelés. Ráadásul sok esetben a további kenés nélkülözhetővé válik, mivel a golyóscsapágyak nem igényelnek karbantartást. Mechanikus teherviselési pontok Ha a LAMCOAT -ot körkörösen vagy sugárirányban mozgó alkatrészek vagy gépegységek kezelésére használja, az sok esetben karbantartásmentes teherviselő pontokat jelent. Vágószerszámok A jelenlegi vágási technológiákban a kemény alapanyagú PVD bevonatok, mint a TiN, a CrN és hasonlók csúcstechnológiának számítanak. A LAMCOAT tovább csökkenti a súrlódást, és rövidíti a hozzáhegesztési folyamatot a forgácsok jobb eltávolítása által

8 PVD bevonatok A LAMCOAT műszaki adatai A LAMCOAT egy volfrám-diszulfid alapú lágy bevonat. A LAMCOAT bevonatképzés szobahőmérsékleten zajlik nincs deformáció és nem változik meg a felület szerkezete. A bevonatképzés kötőanyag vagy vegyi adalékok nélkül történik. A bevonat molekuláris kapcsolatot képez. A bevonat vastagsága A LAMCOAT bevonat vastagsága 0,0005 és 0,0015 mm közötti. A bevonat egyenletesen oszlik el a teljes felületen. A bevonat kék/szürke, és a bevont alkatrész felületétől függően megváltozik a megjelenése. Hőmérséklet-tartomány: A LAMCOAT -273 C és kb C között (rövid ideig akár +652 C-on is) használható. Vákuumban használva: mbar 188 C és C között. Vegyi stabilitás A LAMCOAT vegyileg semleges, korrózióálló és nem mérgező. Minden rögzített fém felszínre felvihető. Ellenáll a legtöbb oldószernek, kőolaj- és klórvegyületnek. Hatással van rá a kénsav és a hidrogén-fluorid, valamint a forró alkálihidroxid lúgok. A LAMCOAT önmagában is korrózióálló, azonban képes megvédeni más 6 -

9 PVD bevonatok nem korrozív hordozófelületeket a hatástól. Kompatibilitás A LAMCOAT kiválóan használható petrolkémiai olajokkal és kenőanyagokkal, szintetikus kenőanyagokkal, szilikon kenőanyagokkal és hidraulikus folyadékokkal. Képes felvenni a kenőanyagokat, és törekszik egy hidrodinamikus réteg létrehozására és fenntartására. Az alábbi kemény anyagú PVD bevonatokat alkalmazzuk: LAM A (CrN) LAM B (TiN) LAM C (TiCN) LAM D (TiAlN) Megtakarítások és magasabb minőség a terméknek legmegfelelőbb kemény bevonat által: A kemény anyagú bevonat a terhelésnek és a célnak megfelelően alkalmazható. A tapasztalat azt mutatja, hogy a kulcs a megfelelő kemény anyagú bevonat a megfelelő felületen. Műanyaggyártás Itt a legtöbb előnyt a kemény anyagú bevonatok jelentik, vagyis a LAM-A (CrN) és a LAM-B (TiN). A bevonatot a kialakított kontúrokra kell felvinni, a teljes felületre, vagy annak részeire, valamint a mozgó alkatrészekre, mint a csúszkák, kidobók stb. Préselési technológiák A legjobb eredményeket a LAM-A (CrN) és a LAM-B (TiN) változatokkal érték el, ahol a bevonat a feldolgozandó anyagokra irányul, mint a rozsdamentes acél, a színesfémek, a bevonatos vagy bevonat nélküli lemezek. A bevonat egyértelmű előnyöket nyújt a lyukasztó és vágó hüvelyek esetén, valamint a deformációs technológia mozgó alkatrészein. Vágási technológiák Itt is használható az egyik lehetséges PVD bevonat, az alkalmazási területtől függően. Nagyobb mértékű felhasználhatóság, illetve nagyobb vágási és továbbítási sebesség érhető el, valamint jobb felületi minőség minden őrlő, forgó és fúró szerszámnál. A LAMCOAT bevonat speciális előnyei: A LAM-A (CrN) bevonat legfőbb tulajdonsága a nagy kopásállóság, és a kiváló tapadás. A fémes kékszínű felület rendkívül alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik, amelyet polírozással tovább lehet fokozni. A bevonat kifejezetten hasznos fém- és műanyagmegmunkálási területen. Manapság kemény anyagú bevonatokat alkalmaznak minden modern berendezésen 200 C felett

10 PVD bevonatok LAMCOAT bevonat Ezt a bevonatot az Egyesült Államokban fejlesztették űrutazásokhoz, és azóta számtalan mechanikai, elektronikai és hidraulikai területen alkalmazták. A LAMCOAT egy volfrám-diszulfid alapú lágy bevonat, amelyet szobahőmérsékleten visznek fel 0,0005 és 0,0015 mm közti vastagságban. Ez a bevonat az alkalmazási területtől függően akár 70%-kal is képes csökkenteni a súrlódást. Ez a felületi bevonat kiváló kenési és csúszási jellemzőivel sok esetben kiváló kiegészítője a kemény anyagú PVD bevonatoknak. Alkalmazási területek... Mechanikai/dinamikai alkatrészek esetén: Fémmegmunkálás: húzó, préselő és formázó szerszámok színesfémekhez és krómnikkel acélhoz Nemzetközi versenyek: 10%-os hatékony teljesítménynövekedés a hajtómű bevonásával Csapágyak nagy présekhez: kb. 20%-kal alacsonyabb belső hőmérséklet a súrlódás csökkentése által Golyóscsapágyak magas és ultramagas vákuumhoz Speciális golyóscsapágyak: jobb funkcionalitás Szivattyúalkatrészek: jobb költséghatékonyság az alacsonyabb súrlódás miatt 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 PVD bevonatok... Fröccsöntő szerszámokhoz: Uncoated Üregek gyors kitöltése A legtöbb műanyag esetén alacsony erő az eltávolításhoz Alacsonyabb hőmérsékletű LAM-A szerszám (CrN) Alacsonyabb ciklusidő Kevesebb öntőforma elválasztó LAM-A eszközre (CrN)+ LAMCOAT van szükség Biztonságosabb gyártás Nem változik a darab geometriája eltávolításkor Kevesebb hulladék Quantity... Formázó szerszámokhoz Stamping time comparison: Kevesebb kenőanyag Example: Drawing ring of material hardness 62 HRC Drawing region in material flow direction highly polished, Hosszabb élettartam 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 -