CVD Povlakování

Vysokoteplotní povlak (CVD -Chemical Vapour Deposition) znamená, s výjimkou tvrdokovu (slinutého karbidu), komplexní tepelné zpracování kompletně povlakovaných nástrojů.

 

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH A RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ

Všechny oceli, určené ke kalené, mění rozměry dle specifikace materiálu. Toto jejich chování lze ovlivnit způsobem tepelné úpravy a u některých ledeburitických chromových ocelí je to dokonce říditelné.

U ledeburistických chromových ocelí se během posledních let pro povlakované nástroje vykrystalizoval materiál 1.2379. Tento materiál může díky rozličným popouštěcím teplotám ovlivňovat výslednou tvrdost i jeho chování ohledně rozměrů. Povlakovat metodou CVD lze samozřejmě i HSS nebo PM oceli.
Základní předpoklad: Austenitizační teplota > 1000 °C.

Změny rozměrů, které se vyskytují při CVD povlakování, jsou menší, pokud jsou nástroje předem podrobeny optimální tepelné úpravě. Tato úprava by se měla provádět, pokud je to možné, v ochranné atmosféře nebo ve vakuu.

Vždy podle austenitizační teploty by se měl provádět stupňovitý předehřev. Odpovídající austenitizační teploty jsou uvedeny v relevantních předpisech nebo katalozích výrobců nástrojových ocelí. Další podrobné pokyny ohledně nástrojových ocelí a jejich tepelných úprav je možno vyhledat v nor- mě DIN 17350.

Při ochlazení z austenitizační teploty by se mělo používat co možná nejméně agresivního chladícího média. Přitom je nutno brát ohled, že chlazení musí být rychlé, aby se zabránilo vzniku perlitické nebo bainitické struktuře. Doporučuje se nezadržet teplotu na pokojové teplotě, nýbrž při 80–100 °C, aby nebyla termická a strukturní napětí kvůli překrývání příliš vysoká.

Pro možnost udržení změn objemu na co možná nejmenší úrovni má velký význam předehřev před povlakováním, který je přizpůsoben speciálnímu chování ohledně změn rozměrů. Zde je důležitým aspektem včasná dohoda mezi výrobcem nástroje a povlakovacím střediskem. Provedení tepelné úpravy v povlakovacím středisku poskytuje maximální bezpečnost procesu.

Výrobce nástrojů by měl pro povlakování uvést následující body:

  • údaj o materiálu
  • požadované rozměry s uvedením tolerancí
  • dodávky nástrojů k povlakování by měly být tyto údaje pevně stanoveny nebo se musí zřetelně upozornit na odchylky od výkresů.

 

TVRDOKOVY (SLINUTÉ KARBIDY) A CVD POVLAKOVÁNÍ

Častěji se stává, že nedostatečná mez pevnosti v tlaku, tepelná stabilita nebo modul pružnosti nástrojových ocelí neodpovídá namáháním při používání. V těchto případech se jako materiály stále častěji používají tvrdokovy (slinuté karbidy).

Při povlakování tvrdokovů nevznikají žádné rozměrové změny, neboť termicky podmíněné změny rozměrů se u materiálů lisovaných horkou izostatickou metodou v praxi nevyskytují.

ÚPRAVA FUNKČNÍCH PLOCH

Důležitým aspektem pro optimální povlakování je úprava funkčních ploch. Funkční plochy je nutné zásadně upravit ve smyslu reliefu. Leštění je výhodné ve smyslu snížení tření a podporuje kluznost. Drsnost povrchu Rz = 0,4 – 1,2 μm poskytují dobré výsledky při tváření oceli. Takové nízké hodnoty drsnosti povrchu na funkčních plochách lze realizovat jen díky cílenému opracování povrchu.

Tato jemná zpracování povrchu je rovněž možné provádět ve firmě Eifeler (dle požadavků popř.dle výkresu). Naši odborníci s letitou praxí opracovávají funkční plochy nástroje až do potřebných hodnot drsnosti povrchu. Abychom při leštění vyloučili riziko zaoblení hran, provádíme u jednotlivých segmentů leštění prostřednictvím speciálních zařízení, nebo u velkých nástrojů také v kompletně smontovaném stavu. Po povlakování nástroje se provádí závěrečná vysoce lesklá politura (doleštění funkčních ploch, drsnost Rz < 3 μm).

Vysoké povlakovací teploty v rozmezí 800–1.000°C vyžadují u nástrojů operaci “kalení a popouštění” až po samotném procesu povlakování. Na základě tohoto přicházejí v úvahu povlakovat pouze oceli, které je možné kalit ve vakuu. Z důvodu velmi tvrdé keramické vrstvy na povrchu nástroje po procesu CVD, již nelze povrchu dílů opracovat. Proto musíme následné tepelné zpracování nástrojů provádět přesně dle tolerancí.

Proto je nutné, aby se před procesem povlakování ujednaly mezi výrobcem nástrojů a povlakovacím centrem detaily o korekčních rozměrech (odchylkách). Finální rozměry nefunkčních ploch by se měly uvádět s přídavkem na hotovo.

PRUBĚH POVLAKOVÁNÍ

Chemický vyloučením tvrdých materiálů z plynné fáze (CVD) vyžaduje vysoké technické vybavení přístroji a zařízení-mi, a proto je možné reakční komponenty při dodržení nutných parametrů nechat reagovat požadovaným způsobem na substrální povrch.

Rozdílné systémy vrstvení sestávají z karbidů, nitridů a oxidů, tzn. z oxidických keramických materiálů, jejichž fáze jsou většinou v sobě zcela rozpustné a které vytvářejí dobrý před- poklad pro techniku vrstev schopnou velkého zatížení. Díky vysokoteplotní metodě povlakování je možné tyto systémy vrstev (vrstvení) v jejich velké různorodosti průmyslově dobře zvládnout.

Vysoké povlakovací teploty (800 – 1.000 °C) poskytují výhody s ohledem na difúzi a relaxaci.

Podstatnou výhodou nanášených vrstev při vysokých teplotách spočívá v jejich jisté, vysoce pevné přilnavosti na podkladových materiálech. Jejich adheze se podmínečně narušuje u výhodného procesního vedení, i při nepříznivých povlakovacích vlastnostech funkčních ploch, které jsou v rozporu s povlakováním, pouze podmíněně.

Přilnavost, i při maximálním zatížení, je tak vlastním kvalitativním parametrem těchto systémů vrstev.

cvd100