Plazmový keramický lakovací stroj: Výběr procesu, specifikace a průvodce nákupem

Potahovací zařízení

Plazmové keramické lakovací stroje: Přizpůsobení procesu dílu

Za jedním hledaným výrazem se skrývají dva různé stroje a výběr špatné rodiny stojí mnohem víc než výběr toho drahého.

Nástrojárna, která potřebuje tři mikrometry nitridu hliníku a titanu na 8mm stopkových frézách, se tam s plazmovým stříkacím hořákem nikdy nedostane. Slévárenský povlak dvoumetrových součástí výfuku 250 mikrometry zirkonu se tam nedostane ani s obloukovou odpařovací komorou. Oba procesy jsou plazmové keramické povlaky, oba se prodávají pod tímto názvem, a proto je tolik prvních citací technicky správných a komerčně nepoužitelných.

Rozhodovací pravidlo je na prvním místě: před přečtením jakékoli nabídky opravte tloušťku povlaku, limit teploty substrátu a geometrii součásti. Tyto tři proměnné eliminují jednu rodinu procesů téměř okamžitě. Velikost komory, počet katod, sestava čerpadel a cena jsou detaily, které lze dohodnout dodatečně.

Co vlastně plazma dělá uvnitř komory

Při vakuové plazmové depozici není plazma povlakem. Je to transportní médium. Katoda je zasažena nízkonapěťovým vysokoproudým obloukem při víceobloukovém iontovém pokovování nebo bombardována magneticky omezenými ionty plynu při rozprašování a pára opouští zdroj již ionizovaná. Ve zdrojích s katodickým obloukem je ionizační frakce dostatečně vysoká, že většina toho, co dosáhne součásti, přichází jako nabité částice spíše než neutrální atomy.

Nabité částice jsou důvodem, proč je film hustý. Záporné předpětí na držáku substrátu, typicky 50 až 200 voltů, urychluje tyto ionty na povrch s desítkami až několika stovkami elektronvoltů energie. Tento náraz zabalí rostoucí vrstvu, uzavře pórovitost a ukotví ji k substrátu. Přidejte reaktivní plyn a kovová plazma se na povrchu stane keramickou sloučeninou: dusík pro TiN, CrN a AlTiN, acetylen pro DLC a TiCN, kyslík pro oxid hlinitý a oxid zirkoničitý.

Stejná plazma čistí díly. Než začne depozice, krok bombardování argonovými ionty rozpráší vrstvy oxidů a zbytky na atomární úrovni. Poruchy přilnavosti jsou vysledovány zpět k této fázi mnohem častěji než k samotnému povlaku, zejména na nerezové oceli a kalené nástrojové oceli.

Citát, který říká, že pouze "PVD lakovací stroj" skrývá desetinásobný rozdíl v tloušťce filmu a několik set stupňů rozdílu v teplotě substrátu.

Pro nitridovou keramiku na nástrojích, formách a opotřebitelných dílech zůstává iontové pokovování více obloukem tahounem, protože rychlost nanášení je vysoká a energie iontů je zabudována do procesu spíše než dodatečně přidána.

Porovnání plazmového spreje a vakuové plazmové depozice

Tyto dvě rodiny jsou často prezentovány jako alternativy. Nejde ani tak o konkurenty, jako o různé odpovědi na různé otázky týkající se tloušťky, teploty a povrchové úpravy.

Třetí a čtvrtá kolona jsou oba vakuové procesy, ale nejsou zaměnitelné. Zdroje oblouku se ukládají rychleji a drží přilnavost na složité geometrii. Zdroje naprašování se ukládají pomaleji, ale vytvářejí hladší filmy a mnohem lepší kontrolu nad stechiometrií oxidu. Pokud díl nese požadavek na zrcadlovou úpravu nebo musí být fólie opticky čirá, vyhrává naprašování. Pokud se jedná o vrták nebo vložku do formy, oblouk obvykle vítězí v ceně za součást.

Specifikace k porovnání, než podepíšete

Jakmile je rodina procesů stanovena, list se specifikacemi se stane krátkým seznamem položek, které skutečně změní to, co může stroj udělat pro vaše díly.

1. Užitný objem komory, ne vnější rozměry. Zeptejte se na výšku stojanu a průměr otáčení a poté zkontrolujte, jak váš největší díl sedí na přípravku.
2. Soustava čerpadla a základní tlak. Obvyklým uspořádáním je rotační lamelové čerpadlo s kořenovým dmychadlem a buď olejovým difúzním čerpadlem nebo turbomolekulárním čerpadlem; dosažitelný základní tlak nastavuje strop čistoty filmu.
3. Počet katod, velikost terče a materiál terče. Tříkatodový stroj a dvanáctkatodový stroj stojí jinak a jinak potahují.
4. Konfigurace napájení. Obloukové zdroje pro katody, stejnosměrné nebo pulzní předpětí pro držák substrátu a středofrekvenční nebo vysokofrekvenční zdroje, pokud se jedná o izolační oxidové terče.
5. Rotace substrátu. Rotace v jedné ose je levnější, tříosá planetová rotace poskytuje znatelně lepší rovnoměrnost tloušťky napříč smíšeným zatížením.
6. Řízení reaktivního plynu. Samotné regulátory hmotnostního průtoku pro práci s nitridy a oxidy nestačí; kontrola částečného tlaku nebo monitorování plazmové emise udržují proces mimo cílovou zónu otravy.
7. Velikost zátěže a doba cyklu. Počet dílů za hodinu je důležitější než hlavní cena, protože práce a služby se počítají podle hodin, nikoli podle komor.
8. Dokumentace a měření. Údaje o tloušťce, tvrdosti, přilnavosti a barvě by měly být součástí přejímacího balíčku, nikoli laskavost.

U oxidové keramiky, jako je Al2O3, ZrO2 a transparentní vodivé oxidy, se konverzace specifikace posouvá od tvrdosti směrem ke stechiometrii, protože film musí být elektricky nebo opticky korektní spíše než jednoduše odolný proti opotřebení.

Kde se hutné keramické fólie vrátí

Keramické PVD fólie si vydělávají tam, kde se překrývají tři podmínky: opotřebení nebo koroze zkracuje životnost součásti, záleží na povrchové úpravě a součást nemůže přežít teploty stříkání nebo galvanizační linku.

Řezné nástroje a formy

Vrstva AlTiN nebo TiCN o tloušťce 2 až 4 mikrometry prodlužuje životnost stopkových fréz, vrtáků a tvářecích zápustek daleko nad rámec toho, co poskytuje nepovlakovaná nebo nekalená ocel, a nanáší se při teplotách, které ponechávají tepelné zpracování nástroje nedotčené. Aritmetika je jednoduchá: jeden stroj dokáže ošetřit tisíce nástrojů měsíčně za zlomek toho, co stojí nová brusná buňka.

Převodové a strojní díly

Ložiska, ozubená kola, vřetena a rotory šroubových kompresorů využívají DLC s nízkým třením nebo CrN odolný proti opotřebení. Zde bývá limitujícím faktorem temperování. Pokud byla součást temperována při 200 stupních Celsia, cyklus povlakování musí zůstat pod touto hodnotou, což posouvá specifikaci směrem k oblouku nebo naprašování s přísně kontrolovaným předpětím.

Lékařské nástroje a dekorativní díly

Chirurgické čepele potřebují povlak, který neotupuje ostří, takže praktickým oknem je 1 až 3 mikrometry. Na dekorativní straně vrstvy keramiky proti otiskům prstů a barevné keramické vrstvy na sanitární keramikě, stolním nádobí, řemíncích na hodinky a architektonickém kování závisí na konzistenci barev mezi jednotlivými šaržemi mnohem více než na maximální tvrdosti.

Náklady, riziko a akceptační test

Vakuový plazmový systém je výrobní aktivum, takže číslo, na kterém záleží, jsou náklady na potažený díl, nikoli faktura. Dvě nabídky se 40procentním cenovým rozdílem se mohou zcela obrátit, jakmile se do stejného výpočtu zahrne velikost náplně, doba cyklu a životnost spotřebního materiálu.

Vložte akceptační test do smlouvy a spusťte jej na vlastních dílech, nikoli na předváděcích kuponech dodavatele. Funkční balíček zahrnuje:

• Tloušťka filmu měřená na skutečné součásti pomocí kráteru koule nebo XRF, s uvedenou tolerancí, jako je plus nebo mínus 10 procent.
• Mikrotvrdost při zatížení, běžně HV 0,05 nebo HV 0,1, na leštěném průřezu.
• Přilnavost Rockwellovým vtiskem C proti stupnici HF1 až HF4 nebo vrypový test s definovaným kritickým zatížením.
• Rozdíl barev měřený na spektrofotometru, s Delta E pod 1,5 mezi šaržemi pro dekorativní výrobu.
• Korozní vlastnosti, jako je solná mlha, kde se bude s částí manipulovat nebo bude používána venku.
• Tři po sobě jdoucí výrobní dávky na výrobním stroji, přičemž pro každý běh jsou zaznamenány procesní údaje.

Současně potvrďte dodavatelský řetězec opotřebitelných dílů. Katody, zdroje elektrického oblouku, zdroje předpětí, difúzní nebo turbomolekulární čerpadla, olej čerpadel, terče a odpařovací dráty mají omezenou životnost a stroj, který tři měsíce čeká na cíl, je stroj, který nevydělává. Pomáhá zkontrolovat kompletní sortiment vybavení a spotřebního materiálu na jednom místě, takže komora a její náhradní díly jsou součástí stejného jednání.

Nic z toho nevyžaduje fyziku hlubokého vakua. Vyžaduje to rozhodnutí, než přijde první nabídka, zda součást potřebuje tenký hustý keramický film nebo silnou porézní keramickou vrstvu. Každý další výběr plazmového keramického lakovacího stroje vyplývá z této jediné odpovědi: geometrie komory, počet katod, sestava čerpadel, regulace plynu a případně cena.

Pokud je dalším krokem pochopení toho, jak se proces chová na skutečných výrobních površích, tento přehled jak plazmový povlak mění povrchovou úpravu je praktickým výchozím bodem, než začnete porovnávat nabídky.