Yleiskatsaus kovapinnoitustekniikkaan: prosessiperiaatteet ja soveltaminen

Nykyaikaisissa valmistusjärjestelmissä tuotteiden tarkkuus, laitteiden tehokkuus ja komponenttien käyttöikä riippuvat yhä enemmän pintakäsittelytekniikan edistysaskeleista. Kriittisenä pintakäsittelymenetelmänä kovapinnoitusteknologiaa on otettu laajalti käyttöön eri toimialoilla, kuten leikkaustyökaluissa, muoteissa, autoteollisuuden keskeisissä komponenteissa ja 3C-tuotteissa. Se toimii keskeisenä tekijänä kestävyyden, luotettavuuden ja yleisen suorituskyvyn parantamisessa.

Nro 1 Tekninen määritelmä ja toiminnallinen asemointi

”Kovat pinnoitteet” viittaavat yleensä toiminnallisiin ohutkalvoihin, jotka on kerrostettu substraatille fysikaalisella höyrypinnoitusmenetelmällä (PVD) tai kemiallisella höyrypinnoitusmenetelmällä (CVD). Näiden pinnoitteiden paksuus on tyypillisesti 1–5 μm, ja niillä on korkea mikrokovuus (>2000 HV), alhainen kitkakerroin (<0,3), erinomainen lämmönkestävyys ja vahva rajapinta-tartunta – mikä pidentää merkittävästi substraattimateriaalien käyttöikää ja suorituskykyrajoja.

Sen sijaan, että kovat pinnoitteet toimisivat vain pinta"peitteinä", ne on suunniteltu optimoiduilla kerrosrakenteilla, valituilla materiaaleilla ja räätälöidyillä alustan ja pinnoitteen välisillä tartuntamekanismeilla. Tämä mahdollistaa pinnoitteiden kestävyyden monimutkaisissa käyttöolosuhteissa ja tarjoaa samalla kulutuskestävyyttä, lämpöstabiiliutta ja korroosiosuojausta.

Nro 2 Kovapinnoitteen toimintaperiaatteet

Kovapinnoitteet kerrostetaan pääasiassa kahdella päätekniikalla: fysikaalisella höyrypinnoituksella (PVD) ja kemiallisella höyrypinnoituksella (CVD).

1. Fysikaalinen höyrypinnoitus (PVD)

PVD on tyhjiöpohjainen prosessi, jossa pinnoitemateriaali haihdutetaan, sputteroidaan tai ionisoidaan ja kerrostetaan ohut kalvo substraatin pinnalle. Prosessi sisältää tyypillisesti seuraavat vaiheet:

Materiaalin haihtuminen tai roiskuminen

Höyryfaasikuljetus: Atomit/ionit kulkeutuvat tyhjiöympäristössä

Kalvonmuodostus: Tiheän pinnoitteen tiivistyminen ja kasvu alustalle

Yleisiä PVD-tekniikoita ovat:

Terminen haihtuminen

Magnetronin sputterointi

Kaari-ionipinnoite

2. Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD)

CVD-menetelmässä kaasumaisia ​​lähtöaineita johdetaan korotetuissa lämpötiloissa kemialliseen reaktioon substraatin pinnalla ja muodostetaan kiinteä pinnoite. Tämä menetelmä soveltuu termisesti stabiileille pinnoitteille, kuten TiC:lle, TiN:lle ja SiC:lle.

Tärkeimmät ominaisuudet:

Vahva tarttuvuus alustaan

Kyky muodostaa suhteellisen paksuja pinnoitteita

Korkeat käsittelylämpötilat vaativat lämmönkestäviä alustoja

Nro 3 Sovellusskenaariot

Teollisuusympäristöissä, joissa kuormitetaan paljon ja käytetään suurtaajuisesti, komponentit altistuvat kitkalle, korroosiolle ja lämpöshokeille. Kovat pinnoitteet muodostavat erittäin kovan, vähäkitkaisen ja lämpöstabiilin suojakerroksen, joka parantaa merkittävästi osien suorituskykyä ja käyttöikää:

Lastuavat työkalut: Pinnoitteet, kuten TiAlN ja AlCrN, parantavat huomattavasti lämmönkestävyyttä ja kulumisominaisuuksia, pidentävät työkalun käyttöikää 2–5-kertaisesti, vähentävät työkalunvaihtoja ja parantavat työstön tasaisuutta.

Muotit ja lävistimet: TiCrAlN- ja AlCrN-pinnoitteet vähentävät kulumista, kitkasyöpymistä ja lämpöväsymishalkeilua, mikä parantaa muotin käyttöikää ja osien laatua sekä vähentää seisokkiaikoja.

Autoteollisuuden komponentit: DLC-pinnoitteet (Diamond-Like Carbon) esimerkiksi venttiilinnostimissa, männäntapeissa ja venttiilinnostimissa vähentävät kitkaa ja kulumista, pidentävät vaihtovälejä ja parantavat polttoainetehokkuutta.

3C Consumer Electronics: Älypuhelinten koteloiden ja kameran kehysten TiN-, CrN- ja muut koristeelliset kovapinnoitteet tarjoavat naarmuuntumisen- ja korroosiosuojan säilyttäen samalla metallisen pinnan paremman käyttökokemuksen saavuttamiseksi.

Sovellusten yleiskatsaus toimialoittain

NO.5 Zhenhua Vacuumin kovapinnoitteiden laskeutumisratkaisut: Mahdollistavat

Tehokas valmistus

Vastatakseen kasvavaan kysyntään korkean suorituskyvyn pinnoitteille eri teollisuudenaloilla, Zhenhua Vacuum tarjoaa edistyneitä kovapinnoitteiden valmistusratkaisuja, joilla on korkea pinnoitustehokkuus ja jotka sopivat useisiin prosesseihin – ihanteellisia tarkkuusvalmistukseen muoteissa, leikkaustyökaluissa ja auton osissa.

Tärkeimmät edut:

Tehokas kaariplasmasuodatus makrohiukkasten vähentämiseksi

Korkean suorituskyvyn Ta-C-pinnoitteet yhdistävät tehokkuuden ja kestävyyden

Erittäin korkea kovuus (jopa 63 GPa), alhainen kitkakerroin ja poikkeuksellinen korroosionkestävyys

Soveltuvat pinnoitetyypit:

Järjestelmä tukee korkean lämpötilan, erittäin kovien pinnoitteiden, kuten AlTiN:n, AlCrN:n, TiCrAlN:n, TiAlSiN:n ja CrN:n, laskeutumista – näitä pinnoitteita käytetään laajalti muoteissa, leikkaustyökaluissa, lävistimissä, autonosissa ja männissä.

Laitteistosuositus:

(Räätälöidyt järjestelmämitat saatavilla pyynnöstä.)

1.MA0605 Kovakalvopinnoite PVD-pinnoituskone

2.HDA1200 Kovakalvopäällystyskone

3.HDA1112 Leikkaustyökalu kulutusta kestävä pinnoitepinnoituskone

–Tämä artikkeli on julkaistu tyhjiöpäällystyskonevalmistaja Zhenhua-tyhjiö.