Overzicht van harde coatingtechnologie: procesprincipes en toepassing

In moderne productiesystemen zijn productprecisie, apparatuurefficiëntie en de levensduur van componenten steeds meer afhankelijk van ontwikkelingen in oppervlaktetechniek. Als cruciale methode voor oppervlaktebehandeling wordt hardcoatingtechnologie breed toegepast in sectoren zoals snijgereedschappen, mallen, belangrijke autocomponenten en 3C-producten. Het is een belangrijke factor voor het verbeteren van de duurzaamheid, betrouwbaarheid en algehele prestaties.

Nr. 1 Technische definitie en functionele positionering

"Harde coatings" verwijzen doorgaans naar functionele dunne films die op een substraat worden aangebracht via Physical Vapor Deposition (PVD) of Chemical Vapor Deposition (CVD). Deze coatings hebben doorgaans een dikte van 1 tot 5 μm, een hoge microhardheid (> 2000 HV), een lage wrijvingscoëfficiënt (< 0,3), uitstekende thermische stabiliteit en een sterke hechting aan het grensvlak. Dit verlengt de levensduur en prestatielimieten van de substraatmaterialen aanzienlijk.

In plaats van slechts als oppervlaktebedekking te fungeren, worden harde coatings ontworpen met geoptimaliseerde laagstructuren, geselecteerde materialen en op maat gemaakte hechtingsmechanismen tussen substraat en coating. Hierdoor zijn de coatings bestand tegen complexe bedrijfsomstandigheden en bieden ze tegelijkertijd slijtvastheid, thermische stabiliteit en corrosiebescherming.

Nr. 2 Werkprincipes van harde coating

Harde coatings worden hoofdzakelijk met behulp van twee technieken afgezet: fysische dampafzetting (PVD) en chemische dampafzetting (CVD).

1. Fysische dampdepositie (PVD)

PVD is een vacuümgebaseerd proces waarbij coatingmateriaal wordt verdampt, gesputterd of geïoniseerd en een dunne film op het substraatoppervlak wordt afgezet. Het proces omvat doorgaans:

Verdamping of sputteren van materiaal

Dampfasetransport: Atomen/ionen migreren in een vacuümomgeving

Filmvorming: condensatie en groei van een dichte laag op het substraat

Veelgebruikte PVD-technieken zijn:

Thermische verdamping

Magnetron sputteren

Arc Ion Coating

2. Chemische dampdepositie (CVD)

CVD omvat het introduceren van gasvormige precursors bij verhoogde temperaturen die chemisch reageren op het substraatoppervlak, waardoor een vaste coating ontstaat. Deze methode is geschikt voor thermisch stabiele coatings zoals TiC, TiN en SiC.

Belangrijkste kenmerken:

Sterke hechting aan de ondergrond

Vermogen om relatief dikke coatings te vormen

Hoge verwerkingstemperaturen vereisen thermisch bestendige substraten

Nr. 3 Toepassingsscenario's

In industriële omgevingen met hoge belastingen en hoogfrequente werking worden componenten blootgesteld aan wrijving, corrosie en thermische schokken. Harde coatings vormen een zeer harde, wrijvingsarme en thermisch stabiele beschermlaag die de prestaties en levensduur van onderdelen aanzienlijk verbetert:

Snijgereedschappen: Coatings zoals TiAlN en AlCrN verbeteren de thermische weerstand en slijtagebestendigheid aanzienlijk, waardoor de standtijd van het gereedschap 2 tot 5 keer wordt verlengd, er minder gereedschapswisselingen nodig zijn en de bewerkingsconsistentie wordt verbeterd.

Mallen en ponsen: TiCrAlN- en AlCrN-coatings verminderen slijtage, vreten en scheuren door thermische vermoeidheid, waardoor de levensduur van de mallen wordt verlengd, de kwaliteit van het onderdeel wordt verbeterd en de uitvaltijd wordt verkort.

Auto-onderdelen: DLC-coatings (Diamond-Like Carbon) op onderdelen zoals stoters, zuigerpennen en klepstoters zorgen voor minder wrijving en slijtage, langere vervangingsintervallen en een beter brandstofverbruik.

3C Consumentenelektronica: TiN, CrN en andere decoratieve harde coatings op smartphonebehuizingen en cameraranden bieden krasbestendigheid en corrosiebescherming en behouden tegelijkertijd een metaalachtige afwerking voor een verbeterde gebruikerservaring.

Toepassingsoverzicht per branche

NO.5 Zhenhua Vacuum's oplossingen voor het afzetten van harde coatings: mogelijk maken

Hoogwaardige productie

Om te voldoen aan de groeiende vraag naar hoogwaardige coatings in verschillende sectoren, levert Zhenhua Vacuum geavanceerde oplossingen voor het aanbrengen van harde coatings met een hoge afzettingsefficiëntie en compatibiliteit met meerdere processen. Deze oplossingen zijn ideaal voor precisieproductie in mallen, snijgereedschappen en auto-onderdelen.

Belangrijkste voordelen:

Efficiënte boogplasmafiltering voor de reductie van macrodeeltjes

Hoogwaardige Ta-C-coatings die efficiëntie en duurzaamheid combineren

Zeer hoge hardheid (tot 63 GPa), lage wrijvingscoëfficiënt en uitzonderlijke corrosiebestendigheid

Toepasbare coatingtypes:

Het systeem ondersteunt de afzetting van zeer harde, hittebestendige coatings, waaronder AlTiN, AlCrN, TiCrAlN, TiAlSiN, CrN, en meer. Deze coatings worden veel gebruikt in mallen, snijgereedschappen, ponsen, auto-onderdelen en zuigers.

Aanbevolen uitrusting:

(Op aanvraag zijn aangepaste systeemafmetingen leverbaar.)

1.MA0605 PVD-coatingmachine voor harde filmcoating

2.HDA1200 Harde filmcoatingmachine

3.HDA1112 Snijgereedschap slijtvaste coating coatingmachine

–Dit artikel is gepubliceerd door vacuümcoatingmachinefabrikant Zhenhua Vacuum.