Témata
Reklama

Nové otěruvzdorné PVD povlaky

Vývoj tvrdých a supertvrdých vstev TiAlSiN určených hlavně pro řezné aplikace probíhá ve firmě SHM již od roku 1993. Díky bouřlivému rozvoji v celé oblasti otěruvzdorných vrstev je nezbytné sledovat všechny vývojové trendy.

Trendy vývoje

Dnes nejmodernějšími typy těchto vrstev jsou monovrstvy, multivrstvy, gradientní a jinak strukturované vrstvy TiAlN s vysokou tvrdostí a tepelnou odolností. V kombinaci s přísadami Hf, Cr, Nb, Si atd. se dosahují velmi jemnozrnné a stabilní struktury. Různý poměr Ti:Al ve vrstvách je využíván pro konkrétní aplikace. Např. zvýšený obsah Al (kolem 60 %) přináší vrstvy s vyšší odolností vůči oxidaci. Všechny tyto typy vrstev postupně vytlačují klasické TiN vrstvy. Další skupinou vrstev jsou tzv. samomazné vrstvy. Jedná se většinou o kombinace TiAlN a MoS2, resp. WC/C, případně vrstvy DLC (Diamond Like Carbon). Tyto vrstvy se objevují také v podobě kompozitů, kde je samomazná fáze rozptýlena uvnitř tvrdé vrstvy. Tato skupina je určena pro oblast suchého obrábění, obrábění měkkých "lepivých" materiálů a pro kluzné aplikace.
Samostatnou kapitolou jsou diamantové vrstvy. Jsou tovrstvy s nízkým koeficientem tření a vysokou tvrdostí, připravované CVD technologiemi.
Reklama
Reklama

Vrstvy Marwin

Nová skupina tvrdých a supertvrdých vrstev s vysokou termodynamickou stabilitou struktury, která tak zajišťuje stabilitu vlastností, je skupina tzv. nanokrystalických kompozitních vrstev. Nanokrystalický kompozit je materiál tvořený dvěma nebo více složkami, které jsou vzájemně nerozpustné, přitom alespoň jedna složka musí být krystalická. Malá zrnitost má příznivý vliv na tvrdost. Jedná se o termodynamicky stabilní materiály, a to i z hlediska zrnitosti - nedochází k růstu zrn až do teplot nad úrovní 1000 oC. Hranice zrn slouží jako efektivní bariéra proti šíření poruch - tím je dána vysoká tvrdost těchto materiálů. Komerčně se doposud vyráběly pouze vrstvy nc-(Ti1-xAlx)N/a-Si3N4-,vyvinuté v SHM, a od r. 2001 také vrstvy nc-TiN/a-SixNy, připravované v Japonsku.
PVD vrstvy s označením Marwin, vyvinuté a připravované v SHM, jsou vytvářeny metodou odpařování pomocí nízkonapěťového oblouku v konfiguraci využívající centrální válcovou katodu. Marwin SI je monovrstevný typ a Marwin MT je multivrstevný povlak s měnícím se poměrem Ti a AlSi. Obě vrstvy vycházejí z nanokrystalického kompozitu nc-(Ti1-xAlx)N/a-Si3N4.

Drsnost vrstev a řezné zkoušky

Funkcí tvrdých otěruvzdorných vrstev je mimo jiné zlepšit kluzné vlastnosti nástroje a tím snížit např. řezný odpor. Parametrem, který ovlivňuje významně i následné "zklidnění" chodu řezného nástroje, je drsnost povrchu vrstvy. Běžně připravované PVD vrstvy TiN a TiAlN dosahují hodnot Ra = 0,20 - 0,30 µm. To platí především pro technologie založené na obloukovém odpařování materiálu. Zlepšení hodnot Ra může přinést velmi výrazný efekt u některých aplikací - např. závitování a vrtání, a proto se řeší na celém světě problém tzv. filtrace makročástic. Tento postup ale není vhodný pro komerční účely, neboť je obvykle doprovázen výrazným snížením produktivity povlakování. Firma SHM však nalezla řešení, které není založeno na filtraci vzniklých makročástic, ale na potlačení jejich tvorby. Tato novinka, která je v současné době předmětem patentového řízení, umožňuje zlepšit výslednou drsnost vrstvy TiN z původních Ra = 0,3µm na 0,05µm.
Modernizované vrstvy Marwin s nízkou drsností povrchu si zachovávají vysokou tvrdost přesahující 35 GPa a je tak možné jejich nasazení v původních aplikacích nebo tam, kde se očekává zvýšená užitná hodnota nástroje. Nové vrstvy byly již ověřeny na vyměnitelných břitových destičkách a stopkových frézách ze slinutého karbidu a na závitnících z HSS.

Nadějné vyhlídky

V aplikacích na řezných nástrojích jsou PVD otěruvzdorné vrstvy stále rozšířenější. Jejich zdokonalování umožňuje použití produktivnějších podmínek obrábění. Nanokrystalické kompozitní vrstvy představují jednu z nejnadějnějších skupin vrstev, které je možné dále vyvíjet a používat i v těch nejtěžších řezných podmínkách. Pokud se plně využije nových technologických poznatků z oblasti snižování drsnosti povrchu vrstev, budou výhodně upotřebeny i tam, kde se požaduje snížený koeficient tření. To z nanokrystalických kompozitů činí velmi univerzální skupinu PVD vrstev. Dosažené výsledky s vrstvami Marwin jsou důkazem reálnosti takového vývoje, a protože se jich navíc podařilo dosáhnout v průmyslovém měřítku, lze očekávat, že budou velmi rychle rozšířeny i do dalších aplikací.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 20519
Datum: 16. 05. 2002
Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Využití povlaků pro zvýšení životnosti hoblovacích nožů

Nanostrukturované povlaky použité jako povrchová úprava hoblovacích nožů pro obrábění dřeva z rychlořezné oceli přinesly výrazné zvýšení životnosti nástroje a tím i zvýšení kvality povrchu obráběného dřeva.

Související články
Ekonomická řešení čištění - základní faktor úspěchu

Kvalitní čištění dílů je v průmyslu stále důležitější. Většina firem klade hlavní důraz na výrobu. Samozřejmě nelze přehlížet vazby mezi výrobním procesem a čištěním. Výrobce čisticích zařízení Pero AG proto svým zákazníkům nabízí vedle moderních technologií i komplexní poradenství pro ekonomiku a efektivitu čisticích procesů. Přesvědčit se o tom, a získat informace o aktuálních inovacích, mohli návštěvníci zákaznických dnů Pero 2018.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj a výzkum nátěrových hmot pro letecký průmysl

Letecký průmysl vždy patřil a stále patří k tradičním průmyslovým odvětvím v České republice. Výrobky tuzemských firem a podniků „létají“ prakticky po celém světě a svými užitnými vlastnosti dlouhodobě konkurují i jiným renomovaným světovým výrobcům. Nedílnou součástí zajištění požadovaných vlastností leteckých výrobků jsou i povrchové úpravy a ochrany, které jim poskytují přidané ochranné či funkční vlastnosti a umožňují provozovat je po celou dobu jejich technického života.

Vliv míchání na elektrickou vodivost povlaků

Antistatické nátěrové hmoty slouží k vytvoření elektricky vodivých povlaků, jež jsou svými vlastnostmi vhodné pro prostředí, ve kterých je nutné zamezit tvorbě a negativním důsledkům elektrostatického náboje (statické vybíjení, kumulace prachových částic a další negativní jevy).Svá uplatnění nacházejí v petrochemickém průmyslu, přesné optice, elektrotechnice a v celé řadě dalších odvětví. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze byl sledován vliv metody dispergace plniva a parametrů procesu míchání antistatických nátěrových hmot na finální technologické a funkční vlastnosti povlaku.

Nátěry pro hezčí vzhled i lepší funkčnost

Nátěrové hmoty se běžně používají k dosažení dekoračních, ochranných a dalších funkčních účinků na určitém povrchu. Své o tom ví i společnost Synpo, která se již od padesátých let minulého století zabývá výzkumem a vývojem syntetických pryskyřic a laků. Jejich nátěrové hmoty používají např. výrobci dopravních prostředků, zemědělských strojů a jiných strojních zařízení.

Přesné měření tloušťky povlaků

Pro optimalizaci vlastností povrchových povlaků a filmů ve výzkumu, vývoji i průmyslové výrobě je důležitá přesná kontrola jejich tloušťky a rovnoměrnosti rozložení. Metrologická metoda CCI představuje mimořádnou přesnost měření pro široký rozsah tlouštěk povlaků.

Nanokompozitní supertvrdé povlaky

Supertvrdé povlaky jsou dnes běžně používané na celou řadu aplikací. Nejvíce se však aplikují na řezné obráběcí nástroje a vyměnitelné břitové destičky, a to z důvodu zvýšení jejich životnosti při obrábění i velmi tvrdých materiálů. Prof. Dr. Stanislav Vepřek, rodák z Písku, se již od roku 1963 velmi významně podílel na vývoji depozice tenkých filmů pomocí CVD technologie (Chemical Vapour Deposition). V roce 1995 byl u zrodu principu koncepce supertvrdých nanokompozitních materiálů na Technické univerzitě v Mnichově. Publikoval 398 odborných prací, obdržel mnoho významných ocenění a dodnes přednáší na univerzitách v mnoha zemích po celém světě. V oborech materiálů a povrchů je tedy světovou špičkou a MM Průmyslové spektrum vám s ním přináší rozhovor.

Tryskání až 250 tun těžkých odlitků

Pokud jde o výrobu nesmírně velkých, těžkých a složitých odlitků, je jejich původcem slévárna PJSC Energomashspetsstal. S procesem odlití je spojena rozsáhlá kontrola kvality. Aby byl získán povrch o požadované kvalitě, jsou až 12 metrů dlouhé, 7 metrů široké, 5 metrů vysoké a až 250 tun těžké díly tryskány. Zařízení, které je vůbec celosvětově největším tryskacím zařízením, koncipovala společnost Rösler, která se přitom zcela přizpůsobila stávající prostorové situaci.

Vyšší výkon při nižších nákladech

Energetická účinnost výrobních strojů a zařízení se dostává stále více do centra pozornosti. To je určitě důvod, proč je stále více tryskacích zařízení vybavováno turbínami Rösler Long Life Rutten - umožňují totiž energetické úspory až 25 %.

Použití DLC povlaků (nejen) v automobilovém průmyslu

Povlakování v České republice zažívá v posledních letech velmi plodné období. Těchto služeb masivně využívají zejména firmy z všeobecného strojírenství a automobilového průmyslu. Stále více nachází uplatnění také u firem působících v leteckém, potravinářském, energetickém a elektrotechnickém průmyslu.

Koroze a ochrana proti korozi zásobníků na kapalná paliva

Známe-li příčiny koroze zásobníků na kapalná paliva (viz 1. část článku v minulém čísle), pak můžeme aplikovat ochranu proti korozi. Způsoby ochrany proti korozi lze rozdělit na následující technologické postupy: aplikace povlaků (organických a kovových), použití inhibitorů koroze a katodické ochrany. Každý z těchto postupu je jedinečný a unikátní.

Kompozitní galvanické povlaky

Stále se zvyšující požadavky na vlastnosti povrchů urychlily vývoj slitinových povlaků kombinovaných s povlaky kompozitními, čímž se vzájemně kombinují a rozšiřují výhody a možnosti nových povlaků.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit