PVD Povlakování

Povlakování

POUŽITÍ

PVD povlakování (anglicky Physical Vapour Deposition) může být provedeno jako poslední krok ve výrobě nástrojů – bez ztráty houževnatosti, deformací, nebo ovlivnění mikrostruktury oceli. Podstatnou výhodou metody PVD oproti metodě CVD je nízká teplota povlakování, která je nižší než popouštěcí teplota většiny rychlořezných a nástrojových ocelí pro práci za tepla a některých ocelí pro práci za studena.
V souladu s tímto jsou PVD povlaky používány pro obrábění řeznými nástroji, tvářecí techniku a také pro zpracovávání plastů nebo neželezných kovů.
Pro dekorativní použití je dokonce možné snížit teplotu povlakování do té míry, aby bylo možné povlakovat materiály, jako je mosaz nebo hliník.
Speciální varianty PVD dovolují i povlakování izolátorů, např. pro optiku nebo elektroniku.

TECHNOLOGIE

Všechny PVD (DLC) povlakovací metody se provádějí ve vysokém vakuu. Přitom se převádí kov (např. titan), do stavu páry. Přidáním reakčního inertního plynu (např. dusíku) se potom na povrchu nástrojů vytváří tenký, tvrdý a mimořádně pevně přilnavý povlak (např. TiN = nitrid titanu).
Jednotlivé metody PVD se navzájem liší pouze způsobem odpařování kovů.

ČIŠTĚNÍ PŘED PROCESEM

Pro úspěch povlakování má velký význam čistota povrchu nástrojů. Před povlakováním se nástroje intenzivně čistí v pracím procesu, při němž jsou odstraňovány oleje, tuky, anorganické soli a prostředků na ochranu proti korozi. Tato kaskáda čištění se skládá z několikastupňového odmaštění v alkalických lázních za podpory ultrazvuku, kaskádového vodního oplachu a ze závěrečného sušení beze skvrn.
Při velmi vysokém znečištění povrchu, se v mnohých případech na počátku odmaštění používá, metoda stlačeného vzduchu tj.proudu vody a oxidu hlinitého v nejjemnější zrnitosti.

Jsou-li v dírách, chladících kanálcích formy, nebo jiných úzkých štěrbinách na nástroji zbytky maziv, chladící emulze, silikonu či jiných nečistot, musí se např.vložky formy prvotně vypálit ve vakuu , a následně vyprat v pracím procesu.

Je nutno se vyhnout otryskávání skleněnými kuličkami.

POVLAKOVÁNÍ

Předběžně očištěné nástroje se dostanou do vakuové komory, ze které je odčerpán vzduch na přibližně 1 x 10–5 mbar. Poté, co povlakované díly dosáhnou vhodné teploty pro povlakování, jsou z povrchu substrátu prostřednictvím iontového leptání v atmosféře inertních plynů odprašovány tenké oxidické vrstvy. Bezprostředně poté se realizuje skutečné povlakování.
Po dosažení tloušťky vrstvy a po následném ochlazení nástrojů ve vakuu jsou tyto nástroje vyjmuty z komory.

Doba trvání povlakovacího cyklu se pohybuje v rozmezí 6-12 hodin v závislosti na typu a hloubce povlaku nebo i velikosti dílů.

Požadavky k PVD povlakování kovových dílů

VLASTNOSTI MATERIÁLU

Díly musí být elektricky vodivé. Materiály musí být vhodné pro zpracování při teplotách ve výši 450-500 °C (*), které se vyskytují během procesu povlakování. Jinak hrozí ztráta tvrdosti a narůstá riziko tvarových deformací. Velice vhodné jsou některé druhy ocelí pro práci za studena, jako je např. K110 (1.2379), které jsou popouštěny při teplotách 520 °C, jakož i rychlořezné HSS oceli, nebo oceli pro práci za tepla např. W300 (1.2343). Dále jsou velmi vhodné tvrdokovové materiály (slinuté karbidy) a některé nerezové oceli (**).

Díly se musí dodat v nemagnetickém stavu, aby bylo možné zabránit problémům při odstraňování brusného prachu.

Povlakování spájených dílů je pouze možné tehdy, pokud je pájková slitina odolná vůči vakuu a teplotám a pokud neobsahuje kadmium a zinek. Teplota pájení musí být vyšší než 600 °C a nesmí vykazovat žádné staženiny nebo zbytky tavících přísad.

*s vyjímkou povlakování DLC

**některé nerezové oceli ztrácí při teplotách nad 300°C antikorozní vlastnosti. Doporučujeme vše konzultovat předem.

STAV POVRCHU

Povrch dílů musí být kovově lesklý. Vhodné jsou např. broušené, leštěné, hladce erodované nebo lapované díly. Je nutno se vyhnout tupým brousícím kotoučům! Pomocí vhodného rozpouštědla odstranit leštící prostředky (dotázat se výrobce na leštící prostředek), eventuálně vyčistit ultrazvukem a dále ihned naolejovat. Díly se mají před transportem do povlakovacího centra lehce naolejovat na ochranu proti korozi.

Drsnost povrchu by měla být pro dosažení optimálních výsledků u řezných nástrojů Rz ≤ 4 μm, u tvářecích nástrojů Rz ≤ 1 μm. Právě u tvářecích nástrojů je doporučována vysoce lesklá politura funkčních ploch. Na břitech nesmějí být žádné otřepy.

Díly musí být bez rzi, zbytků barev, barevných označení a bez cizích vrstev (nesmějí být nitrovány(*), brunýrovány (hnědeny) a tak dále.
Je nutno se vyhnout zbytkům obalů (např. vosky, lepidla, zbytky PVC).

Sešroubované nebo slisované díly dodávejte prosím jednotlivě v rozloženém stavu.

Vnitřní kontury lze povlakovat pouze v poměru otvoru ke dříkům přibližně 1:1,5.

*nitridované plochy lze povlakovat pouze za předpokladu, že není přítomna na povrchu “bílá vrstva”. Před povlakováním nitridované plochy je proto nutné funkční plochy leštit! V případě potřeby zpevnění povrchové vrstvy před nanášením PVD povlaku, lze krok nitridace nahradit DUPLEXním proces povlakování.

OBAL PRO TRANSPORT

Vnitřní obal: Díly mají být zavinuty v papíru napuštěném olejem nebo zabaleny v plastové nádobě odolné vůči oleji. Výplňový materiál musí tlumit nárazy.
Vnější obal: Musí být vhodný pro přepravu a měl by být opětovně použitelný (zásilka zpět, ochrana životního prostředí).

Přehled PVD povlaků

PVD Povlak	Mikrotvrdost HV_0.05	Koeficient tření	Síla vrstvy [µm]	Max. teplota použití	Barva	Oblasti použití	Více informací
CrCN	2.300 ± 200	0,2 – 0,3	2 – 6	600°C 1.100°F	stříbrněšedá	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	CrCN_CZ
CrN	2.000 ± 200	0,3 – 0,4	1 – 6	600°C 1.100°F	stříbrněšedá	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	CrN_CZ
CrN Multi	2.000 ± 200	0,3 – 0,4	1 – 6	600°C 1.100°F	stříbrněšedá	Obrábění, lisování / tváření, tlakové lití hořčíku (Mg)	CrN Multilage_CZ
CROSAL®-plus	3.200 ± 300	0,45	2 – 5	1.100°C 2.012°F	břidlicově šedá	Obrábění, lisování/tváření	CROSAL®-plus_CZ
DUMATIC®	3.700 ± 500	0,25	3 – 5	400°C 750°F	načervenale šedá	Lisování / tváření	DUMATIC®_CZ
Duplex-VARIANTIC®	3.500 ± 500	0,2	3 – 6	800°C 1.470°F	starorůžová	Tváření / lisování	Duplex-VARIANTIC®
Duplex-VARIANTIC®-1000	4.000 ± 200	0,6 – 0,7	8 – 9	800°C 1.470°F	tmavěčerveno-žlutá	Tváření	Duplex-VARIANTIC®-1000_CZ
Duplex-VARIANTIC®-1400	3.000 ± 200	0,6 – 0,7	5 – 7	800°C 1.470°F	zlatá	Tváření / stříhání	Duplex-VARIANTIC®-1400_CZ
EXXTRAL®	3.300 ± 300	0,7	1 – 4	800°C 1.470°F	antracit	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	EXXTRAL®_CZ
EXXTRAL®-plus	3.300 ± 300	0,7	2 – 5	800°C 1.470°F	antracit	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	EXXTRAL®-plus_CZ
EXXTRAL®-Silber	3.300 ± 300	0,7	2 – 4	800°C 1.470°F	stříbrná	Obrábění, lisování	EXXTRAL®-silber_CZ
EXXTRAL®-Ultrafine	3.300 ± 300		2 – 3	800°C 1.470°F	antracit	Obrábění	EXXTRAL®-ultrafine_DE
SISTRAL®	3.000 ± 500	0,7	2 – 4	900°C 1.650°F	antracit	Obrábění, lisování	SISTRAL®_CZ
SISTRAL®-plus	2.800 ± 300	0,7 – 0,8	2 – 4	900°C 1.650°F	petrolejová	Obrábění, tvrdé obrábění	SISTRAL®-plus_CZ
SISTRAL®-Gold	3.000 ± 500	0,7	2 – 4	900°C 1.650°F	zlatá	Obrábění	SISTRAL®-gold_CZ
SISTRAL®-Ultrafine	3.000 ± 500		2 – 3	900°C 1.650°F	antracit-namodralá	Obrábění	SISTRAL®-ultrafine_DE
SUBLIME®	3.300 +-200	0,7-0,8	3 – 5	1.100 °C 2.012 °F	šedá	Výroba ozubení	SUBLIME®_CZ
SUPRAL	3.500 +-500	<0,5	2 – 5	800°C 1.470°F	černá	Obrábění, tváření	SUPRAL_CZ
TiCN	3.500 ± 500	0,2	2 – 4	400°C 750°F	modrošedá	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	TiCN_CZ
TiCN-Ultrafine	3.500 ± 500		2 – 4	400°C 750°F	antracit-namodralá		TiCN-ultrafine_DE
TIGRAL®	3.300 ± 300	0,6	3 – 8	900°C 1.650°F	tmavě šedá	Lisování/tváření, tlakové lití hliníku (Al)	TIGRAL®_CZ
TiN	2.300 ± 300	0,6	2 – 4	500°C 900°F	zlatá	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	TiN_CZ
TiN-Ultrafine	2.800 ± 150		2 – 4	500°C 900°F	zlatá	Obrábění, lisování / tváření, vstřikování plastů	TiN-ultrafine_DE
TOPMATIC®	2.800 ± 300	0,6	5 – 10	700°C 1.292°F	lilek	Tváření / stříhání	TOPMATIC®_CZ
VARIANTIC®	3.500 ± 500	0,2	2 – 4	800°C 1.470°F	starorůžová	Obrábění, lisování / tváření	VARIANTIC®_CZ
ZrCN	3.100 ± 300	0,5	1 – 4	600°C 1.100°F	stříbrná	Obrábění, lisování / tváření	ZrCN_CZ
ZrN	2.800 ± 300	0,5	1 – 4	600°C 1.100°F	světle žlutá	Obrábění, lisování / tváření	ZrN_CZ

Přehled DLC povlaků

DLC Povlak	Mikrotvrdost HV_0.05	Koeficient tření	Síla vrstvy [µm]	Max. teplota použití	Barva	Oblasti použití	Více informací
CARBON-X®	2.400 ± 400	0,05 – 0,15	1,5 – 2,5	325°C 617°F	tmavě šedá	Obrábění, stříhání / tváření, vstřikování plastů, komponenty	CARBON-X®_CZ
CARBON-X-AL®	2.400 ± 400	0,05 – 0,1	3 – 4	325°C 617°F	tmavě šedá	Obrábění, stříhání / tváření, tváření Al slitin, vstřikování plastů, komponenty	CARBON-X-AL®_CZ
MoX2®	<500	0,1	1	400°C 750°F	antracit	Tvářecí / střižné nástroje	MoX2®_CZ
SUCASLIDE®	1.750 ± 250	0,10 – 0,15	1 – 3	400°C 750°F	černá	Lisování / tváření, obrábění, vstřikování plastů, komponenty	SUCASLIDE®_CZ