Ebaketa-erremintaren estaldurek ebaketa-erremintaren marruskadura- eta higadura-propietateak hobetzen dituzte, eta horregatik dira ezinbestekoak ebaketa-eragiketetan. Urte askotan zehar, gainazalen prozesatzeko teknologia-hornitzaileek estaldura-irtenbide pertsonalizatuak garatzen aritu dira ebaketa-erremintaren higadura-erresistentzia, mekanizazio-eraginkortasuna eta zerbitzu-bizitza hobetzeko. Erronka berezia lau elementu hauen arreta eta optimizaziotik dator: (i) ebaketa-erremintaren gainazalen estaldura aurreko eta ondorengo prozesamendua; (ii) estaldura-materialak; (iii) estaldura-egiturak; eta (iv) estalitako ebaketa-erremintentzako prozesatzeko teknologia integratua.
Ebaketa-erremintaren higadura-iturriak
Ebaketa prozesuan zehar, higadura mekanismo batzuk gertatzen dira ebaketa erremintaren eta piezaren materialaren arteko kontaktu eremuan. Adibidez, txirbilaren eta ebaketa gainazalaren arteko higadura itsaskorra, piezaren materialaren puntu gogorren ondorioz erremintaren higadura urratzailea eta marruskadura erreakzio kimikoek eragindako higadura (materialaren erreakzio kimikoak ekintza mekanikoek eta tenperatura altuek eragindakoak). Marruskadura tentsio hauek ebaketa erremintaren ebaketa indarra murrizten dutenez eta erremintaren bizitza laburtzen dutenez, batez ere ebaketa erremintaren mekanizazio eraginkortasunean eragiten dute.
Gainazaleko estaldurak marruskaduraren efektua murrizten du, eta ebaketa-erremintaren oinarrizko materialak estaldura eusten du eta tentsio mekanikoa xurgatzen du. Marruskadura-sistemaren errendimendu hobetuak materiala aurreztu eta energia-kontsumoa murriztu dezake, produktibitatea handitzeaz gain.
Estalduraren eginkizuna prozesatzeko kostuak murrizteko
Ebaketa-erremintaren bizitza kostu-faktore garrantzitsua da ekoizpen-zikloan. Besteak beste, ebaketa-erremintaren bizitza makina bat etenik gabe mekanizatu daitekeen denbora bezala defini daiteke, mantentze-lanak behar izan aurretik. Zenbat eta luzeagoa izan ebaketa-erremintaren bizitza, orduan eta txikiagoak izango dira ekoizpen-etenaldiengatik sortutako kostuak eta orduan eta mantentze-lan gutxiago egin beharko ditu makinak.
Ebaketa-tenperatura oso altuetan ere, ebaketa-erremintaren erabilera-bizitza luzatu daiteke estaldurarekin, eta horrela mekanizazio-kostuak nabarmen murriztu. Gainera, ebaketa-erremintaren estaldurak lubrifikatzaile-fluidoen beharra murriztu dezake. Materialen kostuak murrizten ditu ez ezik, ingurumena babesten ere laguntzen du.
Aurre- eta ondorengo estaldura-prozesamenduaren eragina produktibitatean
Ebaketa-eragiketa modernoetan, ebaketa-erremintak presio handiak (>2 GPa), tenperatura altuak eta tentsio termikoen ziklo etengabeak jasan behar dituzte. Ebaketa-erreminta estali aurretik eta ondoren, prozesu egokiarekin tratatu behar da.
Ebaketa-erremintaren estaldura eman aurretik, hainbat aurretratamendu-metodo erabil daitezke ondorengo estaldura-prozesua prestatzeko, estalduraren itsaspena nabarmen hobetuz. Estaldurarekin batera lan eginez, erremintaren ebaketa-ertzaren prestaketak ebaketa-abiadura eta aitzinamendu-tasa ere handitu ditzake, eta ebaketa-erremintaren bizitza luzatu.
Estalduraren ondorengo prozesamenduak (ertzen prestaketa, gainazalaren prozesamendua eta egituraketa) ere zeregin erabakigarria du ebaketa-erremintaren optimizazioan, bereziki txirbilaren sorrerak (piezaren materiala erremintaren ebaketa-ertzera itsastea) eragindako higadura goiztiarra saihesteko.
Estalduraren inguruko gogoetak eta hautaketa
Estalduraren errendimenduaren eskakizunak oso desberdinak izan daitezke. Mekanizazio-baldintzetan, non ebaketa-ertzaren tenperatura altua den, estalduraren beroarekiko higadura-ezaugarriak oso garrantzitsuak bihurtzen dira. Espero da estaldura modernoek ezaugarri hauek ere izatea: tenperatura altuetan errendimendu bikaina, oxidazio-erresistentzia, gogortasun handia (tenperatura altuetan ere) eta gogortasun mikroskopikoa (plastizitatea) nanoegituradun geruzen diseinuaren bidez.
Ebaketa-erreminta eraginkorretarako, estalduraren atxikimendu optimizatua eta hondar-tentsioen banaketa arrazoizkoa bi faktore erabakigarri dira. Lehenik eta behin, substratu-materialaren eta estaldura-materialaren arteko elkarrekintza kontuan hartu behar da. Bigarrenik, ahalik eta afinitate txikiena egon behar da estaldura-materialaren eta prozesatu beharreko materialaren artean. Estalduraren eta piezaren arteko atxikimendu-aukera nabarmen murriztu daiteke erreminta-geometria egokia erabiliz eta estaldura leunduz.
Aluminiozko estaldurak (adibidez, AlTiN) ebaketa-erremintak estaltzeko erabili ohi dira ebaketa-industrian. Ebaketa-tenperatura altuen eraginpean, aluminiozko estaldura hauek aluminio oxidozko geruza fin eta trinko bat sor dezakete, mekanizazioan zehar etengabe berritzen dena, estaldura eta azpiko substratu-materiala eraso oxidatiboetatik babestuz.
Estaldura baten gogortasuna eta oxidazioarekiko erresistentzia doi daitezke aluminio edukia eta estalduraren egitura aldatuz. Adibidez, aluminio edukia handituz, nanoegiturak edo mikroaleazioak erabiliz (hau da, edukiera txikiko elementuekin aleatuz), estalduraren oxidazioarekiko erresistentzia hobetu daiteke.
Estaldura-materialaren konposizio kimikoaz gain, estaldura-egituran izandako aldaketek estalduraren errendimenduan eragin handia izan dezakete. Ebaketa-erremintaren errendimendu desberdina estalduraren mikroegituran dauden elementu desberdinen banaketaren araberakoa da.
Gaur egun, konposizio kimiko desberdineko hainbat estaldura-geruza bakar konbina daitezke estaldura-geruza konposatu batean, nahi den errendimendua lortzeko. Joera hau etorkizunean garatzen jarraituko du, batez ere estaldura-sistema eta estaldura-prozesu berrien bidez, hala nola HI3 (High Ionization Triple) arku-lurrunketa eta sputtering hibridoko estaldura-teknologia, hiru estaldura-prozesu oso ionizatu batean konbinatzen dituena.
Estaldura orokor gisa, titanio-siliziozko (TiSi) estaldurak mekanizagarritasun bikaina eskaintzen dute. Estaldura hauek karburo edukiera desberdineko gogortasun handiko altzairuak (HRC 65 arte nukleoaren gogortasuna) eta gogortasun ertaineko altzairuak (HRC 40 nukleoaren gogortasuna) prozesatzeko erabil daitezke. Estalduraren egituraren diseinua mekanizazio aplikazio desberdinetara egokitu daiteke. Ondorioz, titanio silikonaz estalitako ebaketa-erremintak pieza-material ugari ebakitzeko eta prozesatzeko erabil daitezke, aleazio handiko eta aleazio baxuko altzairuetatik hasi eta altzairu gogortuetara eta titaniozko aleazioetaraino. Pieza lauetan egindako akabera handiko ebaketa-probek (HRC 44 gogortasuna) erakutsi dute estalitako ebaketa-erremintek beren bizitza ia bikoiztu dezaketela eta gainazaleko zimurtasuna 10 aldiz inguru murriztu dezaketela.
Titanio-siliziozko estaldurak gainazalaren ondorengo leuntzea minimizatzen du. Estaldura horiek ebaketa-abiadura handiak, ertz-tenperatura handiak eta metala kentzeko tasa handiak dituzten prozesamenduetan erabiltzea espero da.
Beste PVD estaldura batzuetarako (batez ere mikroaleaziozko estaldurak), estaldura-enpresek prozesadoreekin ere estuki lan egiten dute gainazalak prozesatzeko hainbat irtenbide optimizatu ikertu eta garatzeko. Beraz, mekanizazio-eraginkortasunean, ebaketa-erremintaren erabileran, mekanizazio-kalitatean eta materialaren, estalduraren eta mekanizazioaren arteko elkarrekintzan hobekuntza nabarmenak posible dira, eta praktikoki aplikagarriak dira. Estaldura-bazkide profesional batekin lan eginez, erabiltzaileek beren erreminten erabilera-eraginkortasuna handitu dezakete beren bizi-ziklo osoan zehar.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 7a