Тенденции в технологии нанесения покрытий
Dec 20, 2017| Первым рынком для изучения является рынок покрытия инструмента. Увеличение срока службы инструмента является результатом нескольких улучшенных функций, в зависимости от использования инструмента. Твердость, термостойкость и контакт между инструментом и материалом, который необходимо отрезать или сформировать, могут оказать положительное влияние. В некоторых случаях инструменты с покрытием могут реализовать ресурс инструмента, который в десять раз дольше, чем инструменты без покрытия. Одной из важных тенденций, влияющих на покрытие инструмента, является резка легких материалов. В автомобильной промышленности легкие материалы выбираются из-за меньшего расхода топлива и меньшего количества выбросов CO 2. В результате становятся важными материалы, такие как алюминий, магний и углепластик. Помимо уменьшенного веса эти материалы имеют одну общую черту - они имеют тенденцию придерживаться режущего инструмента, что приводит к сокращению срока службы инструмента. Эта тенденция стимулировала разработку покрытия DLC, которое представляет собой бессывороточный алмаз, такой как углеродное покрытие с низким коэффициентом трения.
Кроссоверные трибологические приложения
Это практический пример развития кроссовера, возникшего из трибологии и применяемого на рынке покрытия инструмента. В трибологических применениях это водородное алмазоподобное покрытие (DLC) используется для уменьшения износа и трения. Применительно к инструментальной промышленности, покрытия DLC оказались чрезвычайно пригодными для резки легких металлов и армированных волокном пластмасс, которые, как правило, прилипают к инструменту. Покрытие ta-C для инструментов намного тоньше с типичной толщиной слоя 0,5 мкм. С покрытием DLC срок службы инструмента может быть значительно увеличен. Покрытия осаждаются с использованием технологии дугового осаждения с использованием дуговых катодов с круглой формой, что гарантирует прочное сцепление самого покрытия.
Эффективность затрат
В каждой отрасли эффективность затрат является движущим фактором, который требует постоянного внимания. Инструментальная промышленность не является исключением. Стоимость покрытий инструмента составляет лишь небольшую часть общей стоимости инструмента, но поскольку процесс нанесения покрытия расположен в конце производственной линии, очень важно, чтобы покрытие было высокого качества. Поэтому в покрытии инструмента надежность также важна как стоимость. После разработки новой технологии круговой дуги для нанесения покрытий нитридом компании будут сосредоточены на повышении эффективности многих факторов, связанных с владением, чем когда-либо прежде. Характеристики будут короткими временами партии, высокой эффективностью цели и ровными покрытиями, которые нуждаются в минимальной последующей обработке. В настоящее время происходит сдвиг эталонных покрытий, когда проверенные технологии были расширены благодаря высокофункциональному покрытию AlCrN для варочных панелей, используемых при режущей технике.
устойчивость
Знание устойчивых методов производства становится все более распространенным, также в инструментальной промышленности и смежных областях вверх и вниз по цепочке поставок. Важными факторами здесь являются нехватка сырья, потребление энергии, возобновляемые источники энергии, токсичность материалов и рециркуляция в биологических или промышленных кругах. В инструментальной отрасли некоторые ответы на эти проблемы обнаруживаются в более высокой скорости и скорости подачи инструмента. Некоторые инструменты с покрытием могут обеспечить не только более длинные длины резки, но и большую глубину резки на контакт, экономя время и энергию на этом пути. Скорость подачи счетчиков в минуту принимает решение. Еще одной тенденцией, которая обусловлена устойчивостью, а также экономичностью, является меньшее использование охлаждающих жидкостей. Сухая резка или смазка минимального количества (MQL) являются тенденциями, что приводит к повышению температуры режущих кромок инструмента и, следовательно, к необходимости повышения стойкости к окислению.
Температурное сопротивление
Тенденции в инструментальной отрасли связаны друг с другом. Тенденции эффективности затрат и экологической осведомленности приводят к более низкому использованию охлаждающих жидкостей, что, в свою очередь, приводит к более высоким температурам во время резки. Промышленность отвечает другим выбором компонентов и покрытий, которые могут выдерживать высокие температуры. Компонентные материалы, такие как сплавы титана (Ti) и никеля (Ni), трудно резать из-за их тенденции прилипания и вязкости, но покрытие ta-C не будет приводить к каким-либо решениям из-за максимальной рабочей температуры около 500 ° C. Поэтому нитридные покрытия являются лучшим решением. Они могут работать при рабочих температурах до 1100 ° C или даже 1500 ° C (таблица 1). Прикладная направленная разработка была выполнена для адаптации покрытий, изготовленных с использованием технологии дуговой дуги, для конкретных применений, таких как высокоскоростная фрезеровка и черновая обработка. Для резки титана покрытие TiAlN, полученное с использованием специальной технологии дуговой дуги, может дать отличные результаты. Кроме того, для конкретных применений существуют разработки, касающиеся кремнийсодержащих нанокомпозитных покрытий и тонкой настройки AlTiN.
Вывод
Тенденции на инструментальных, трибологических и декоративных рынках предоставляют много возможностей для технологий покрытия PVD и PACVD. Большое количество исследований и разработок проводят команды, состоящие из производителей оборудования для нанесения покрытий, университетов и промышленности для улучшения и оптимизации покрытий. Особое внимание следует уделять перекресткам между различными рынками. Опыт одного приложения может дать большой вклад для дальнейшей разработки технологий и решений для нанесения покрытий для другого применения, иногда на совершенно другом рынке. Кроссоверы могут значительно ускорить развитие событий.