Plazmový keramický lakovací stroj: Výber procesu, špecifikácie a sprievodca nákupom

Poťahovacie zariadenia

Plazmové stroje na nanášanie keramiky: Prispôsobenie procesu dielu

Za jedným hľadaným výrazom sa skrývajú dva rôzne stroje a výber nesprávnej rodiny stojí oveľa viac ako výber toho drahého.

Nástrojáreň, ktorá potrebuje tri mikrometre nitridu hliníka a titánu na 8 mm stopkových frézach, sa tam s plazmovým striekacím horákom nikdy nedostane. Zlievárenský náter dvojmetrových komponentov výfuku 250 mikrometrami zirkónu sa tam nedostane ani s oblúkovou odparovacou komorou. Oba procesy sú plazmové keramické povlaky, oba sa predávajú pod týmto názvom, a preto je toľko prvých citácií technicky správnych a komerčne zbytočných.

Rozhodovacie pravidlo je na prvom mieste: pred prečítaním akejkoľvek cenovej ponuky opravte hrúbku náteru, limit teploty substrátu a geometriu dielu. Tieto tri premenné eliminujú jednu skupinu procesov takmer okamžite. Veľkosť komory, počet katód, zostava čerpadla a cena sú detaily, ktoré je možné dohodnúť dodatočne.

Čo vlastne plazma robí vo vnútri komory

Pri vákuovom plazmovom nanášaní nie je plazma povlakom. Je to transportné médium. Katóda je zasiahnutá nízkonapäťovým vysokoprúdovým oblúkom pri viacoblúkovom iónovom pokovovaní alebo bombardovaná magneticky obmedzenými iónmi plynu pri rozprašovaní a para opúšťa zdroj už ionizovaná. V zdrojoch s katódovým oblúkom je ionizačná frakcia dostatočne vysoká na to, aby väčšina toho, čo dosiahne časť, prichádza ako nabité častice a nie ako neutrálne atómy.

Nabité častice sú dôvodom, prečo je film hustý. Záporné predpätie na držiaku substrátu, zvyčajne 50 až 200 voltov, urýchľuje tieto ióny na povrch s desiatkami až niekoľkými stovkami elektrónvoltov energie. Tento náraz zabalí rastúcu vrstvu, uzavrie pórovitosť a ukotví ju k substrátu. Pridajte reaktívny plyn a kovová plazma sa na povrchu stane keramickou zlúčeninou: dusík pre TiN, CrN a AlTiN, acetylén pre DLC a TiCN, kyslík pre oxid hlinitý a oxid zirkoničitý.

Rovnaká plazma čistí diely. Pred začatím depozície krok bombardovania argónovými iónmi rozprašuje oxidové vrstvy a zvyšky na atómovej úrovni. Poruchy priľnavosti sa dajú vysledovať až k tomuto štádiu oveľa častejšie ako k samotnému povlaku, najmä na nehrdzavejúcej oceli a kalenej nástrojovej oceli.

Citát, ktorý hovorí, že iba „stroj na poťahovanie PVD“ skrýva desaťnásobný rozdiel v hrúbke filmu a niekoľko stoviek stupňov rozdielu v teplote substrátu.

V prípade nitridovej keramiky na nástrojoch, formách a opotrebiteľných dieloch zostáva viacoblúkové iónové pokovovanie ťahúňom, pretože rýchlosť nanášania je vysoká a iónová energia je zabudovaná do procesu a nie pridávaná dodatočne.

Porovnanie plazmového spreja a vákuového plazmového nanášania

Tieto dve rodiny sú často prezentované ako alternatívy. Nie sú to ani tak konkurenti, ako rôzne odpovede na rôzne otázky týkajúce sa hrúbky, teploty a povrchovej úpravy.

Tretí a štvrtý stĺpec sú vákuové procesy, ale nie sú vzájomne zameniteľné. Zdroje oblúka sa ukladajú rýchlejšie a držia priľnavosť na zložitej geometrii. Zdroje naprašovania sa ukladajú pomalšie, ale vytvárajú hladšie filmy a oveľa lepšiu kontrolu nad stechiometriou oxidu. Ak dielec nesie požiadavku na zrkadlovú úpravu alebo fólia musí byť opticky čistá, vyhráva naprašovanie. Ak ide o vrták alebo vložku do formy, oblúk zvyčajne vyhráva v cene za diel.

Špecifikácie na porovnanie pred podpisom

Keď je rodina procesov stanovená, hárok so špecifikáciami sa stane krátkym zoznamom položiek, ktoré skutočne menia to, čo môže stroj urobiť pre vaše diely.

1. Využiteľný objem komory, nie vonkajšie rozmery. Požiadajte o výšku stojana a priemer otáčania a potom skontrolujte, ako vaša najväčšia časť sedí na upevnení.
2. Stoh čerpadla a základný tlak. Obvyklým usporiadaním je rotačné lopatkové čerpadlo s koreňovým dúchadlom a buď olejové difúzne čerpadlo alebo turbomolekulárne čerpadlo; dosiahnuteľný základný tlak nastavuje strop čistoty filmu.
3. Počet katód, veľkosť terča a materiál terča. Trojkatódový stroj a dvanásťkatódový stroj stojí inak a inak poťahuje.
4. Konfigurácia napájania. Oblúkové napájanie pre katódy, jednosmerné alebo pulzné predpätie pre držiak substrátu a strednofrekvenčné alebo vysokofrekvenčné napájanie, ak ide o izolačné oxidové terče.
5. Rotácia substrátu. Jednoosová rotácia je lacnejšia, trojosová planétová rotácia poskytuje výrazne lepšiu rovnomernosť hrúbky pri zmiešanom zaťažení.
6. Riadenie reaktívneho plynu. Samotné regulátory hmotnostného prietoku nestačia na prácu s nitridmi a oxidmi; kontrola čiastočného tlaku alebo monitorovanie emisií plazmy udržiava proces mimo cieľovej zóny otravy.
7. Veľkosť náplne a čas cyklu. Časti za hodinu sú dôležitejšie ako hlavná cena, pretože práca a služby sa menia podľa hodín, nie podľa komôr.
8. Dokumentácia a meranie. Údaje o hrúbke, tvrdosti, priľnavosti a farbe by mali byť súčasťou akceptačného balíka, nie láskavosť.

Pre oxidovú keramiku, ako je Al2O3, ZrO2 a transparentné vodivé oxidy, sa konverzácia špecifikácií posúva od tvrdosti smerom k stechiometrii, pretože film musí byť elektricky alebo opticky správny, a nie jednoducho odolný proti opotrebovaniu.

Kde sa hutné keramické fólie vrátia

Keramické PVD fólie zarábajú svoje náklady tam, kde sa prekrývajú tri podmienky: opotrebovanie alebo korózia skracuje životnosť dielu, záleží na povrchovej úprave a diel nemôže vydržať teploty striekania alebo galvanizačnú linku.

Rezné nástroje a formy

Vrstva AlTiN alebo TiCN s hrúbkou 2 až 4 mikrometre predlžuje životnosť stopkových fréz, vrtákov a tvárniacich nástrojov ďaleko za hranicu, ktorú poskytuje nepokovovaná alebo nekalená oceľ, a nanáša sa pri teplotách, ktoré zanechávajú tepelné spracovanie nástroja nedotknuté. Aritmetika je jednoduchá: jeden stroj dokáže ošetriť tisíce nástrojov mesačne za zlomok toho, čo stojí nová brúsna bunka.

Prevodovky a časti strojov

Ložiská, ozubené kolesá, vretená a rotory skrutkových kompresorov profitujú z DLC s nízkym trením alebo CrN odolným voči opotrebovaniu. Tu býva limitujúcim faktorom temperovanie. Ak bola časť temperovaná pri 200 stupňoch Celzia, cyklus poťahovania musí zostať pod touto hodnotou, čo posúva špecifikáciu smerom k oblúku alebo rozprašovaniu s prísne kontrolovaným ohrevom predpätia.

Lekárske nástroje a dekoratívne diely

Chirurgické čepele potrebujú povlak, ktorý neotupuje ostrie, takže praktickým okienkom je 1 až 3 mikrometre. Na dekoratívnej strane vrstvy keramiky proti odtlačkom prstov a farebné keramické vrstvy na sanitárnej keramike, stolovom riade, remienkoch na hodinky a architektonickom kovaní závisia od konzistencie farieb medzi jednotlivými šaržami oveľa viac ako od maximálnej tvrdosti.

Náklady, riziko a akceptačný test

Vákuový plazmový systém je výrobným majetkom, takže číslo, na ktorom záleží, sú náklady na potiahnutý diel, nie faktúra. Dve ponuky so 40-percentným cenovým rozdielom sa môžu úplne zvrátiť, keď sa veľkosť náplne, doba cyklu a životnosť spotrebného materiálu zahrnú do toho istého výpočtu.

Akceptačný test vložte do zmluvy a spustite ho na vlastných dieloch, nie na predvádzacích kupónoch dodávateľa. Funkčný balík zahŕňa:

• Hrúbka filmu meraná na skutočnej časti pomocou guľôčkového krátera alebo XRF, s uvedenou toleranciou, ako je plus alebo mínus 10 percent.
• Mikrotvrdosť pri zaťažení, normálne HV 0,05 alebo HV 0,1, na leštenom priereze.
• Priľnavosť vtlačením Rockwell C na stupnici HF1 až HF4 alebo škrabacou skúškou s definovanou kritickou záťažou.
• Farebný rozdiel meraný na spektrofotometri, s Delta E pod 1,5 medzi dávkami na dekoratívnu výrobu.
• Korózne vlastnosti, ako napríklad soľný sprej, keď sa s dielom bude manipulovať alebo sa bude používať vonku.
• Tri po sebe idúce výrobné šarže na výrobnom stroji s údajmi o procese zaznamenanými pre každý cyklus.

Zároveň potvrďte dodávateľský reťazec opotrebiteľných dielov. Katódy, oblúkové napájacie zdroje, predpätie, difúzne alebo turbomolekulárne čerpadlá, čerpací olej, terče a odparovacie drôty majú obmedzenú životnosť a stroj čakajúci tri mesiace na cieľ je stroj, ktorý nezarába. Pomáha preskúmať kompletný sortiment vybavenia a spotrebného materiálu na jednom mieste, takže komora a jej náhradné diely sú súčasťou toho istého rokovania.

Nič z toho nevyžaduje fyziku hlbokého vákua. Pred príchodom prvej ponuky je potrebné rozhodnúť, či súčiastka potrebuje tenký hustý keramický film alebo hrubú poréznu keramickú vrstvu. Každý ďalší výber plazmového keramického lakovacieho stroja vyplýva z tejto jedinej odpovede: geometria komory, počet katód, zostava čerpadla, ovládanie plynu a prípadne cena.

Ak je ďalším krokom pochopenie toho, ako sa proces správa na skutočných výrobných povrchoch, tento prehľad ako plazmový náter mení povrchovú úpravu je praktickým východiskovým bodom predtým, ako začnete porovnávať cenové ponuky.