Plazma kerámia bevonógép: folyamatválasztás, műszaki adatok és vásárlási útmutató

Bevonó berendezések

Plazma kerámia bevonógépek: a folyamat és az alkatrész összehangolása

Egy keresőkifejezés mögött két különböző gép bújik meg, és a rossz család kiválasztása sokkal többe kerül, mint a drága.

Egy olyan szerszámüzletben, amelyhez három mikrométer alumínium-titán-nitridre van szükség 8 mm-es szármarókon, soha nem jut el plazmaszóró fáklyával. A kétméteres kipufogó-alkatrészeket 250 mikrométer cirkóniával bevonó öntöde ívpárologtató kamrával sem jut el oda. Mindkét eljárás plazma kerámia bevonat, mindkettőt ezen a néven értékesítik, és ezért sok első árajánlat műszakilag helyes és kereskedelmileg használhatatlan.

A döntési szabály az első: rögzítse a bevonat vastagságát, az aljzat hőmérsékleti határát és az alkatrész geometriáját, mielőtt bármilyen árajánlatot olvasna. Ez a három változó szinte azonnal megszünteti az egyik folyamatcsaládot. A kamra mérete, a katódszám, a szivattyúsor és az ár utólag egyeztethető részletek.

Mit csinál a plazma valójában a kamrában

Vákuumos plazmaleválasztásnál a plazma nem a bevonat. Ez a szállító közeg. A katódot alacsony feszültségű, nagyáramú ív üti meg többíves ionozásnál, vagy mágnesesen zárt gázionok bombázzák porlasztáskor, és a gőz már ionizálva távozik a forrásból. A katódos ívforrásokban az ionizációs frakció elég magas ahhoz, hogy az alkatrészt elérő anyag nagy része töltött részecskékként érkezzen, nem pedig semleges atomokként.

A töltött részecskék az oka annak, hogy a film sűrű. A szubsztrát tartójának negatív előfeszítése, jellemzően 50-200 volt, ezeket az ionokat több tíz és néhány száz elektronvolt energiával felgyorsítja a felszínre. Ez az ütés megtömi a növekvő réteget, lezárja a porozitást és rögzíti az aljzathoz. Adjunk hozzá reaktív gázt, és a fémplazma kerámia vegyületté válik a felületén: nitrogén a TiN, CrN és AlTiN, acetilén a DLC és TiCN, oxigén az alumínium-oxid és a cirkónium-oxid számára.

Ugyanaz a plazma tisztítja az alkatrészeket. A lerakódás megkezdése előtt egy argonionos bombázási lépés atomi szinten szétporlasztja az oxidrétegeket és a maradékokat. A tapadási hibák sokkal gyakrabban erre a szakaszra vezethetők vissza, mint magára a bevonatra, különösen a rozsdamentes acélon és az edzett szerszámacélon.

Egy idézet, amely szerint csak a "PVD bevonógép" tízszeres különbséget rejt a filmvastagságban és több száz fokos különbséget az aljzat hőmérsékletében.

A szerszámokon, öntőformákon és kopóalkatrészeken lévő nitrid kerámiáknál a többíves ionbevonat marad a munkaló, mert magas a lerakódási sebesség, és az ionenergia beépül a folyamatba, nem pedig utólag hozzáadódik.

Plazmaspray és vákuumos plazma lerakódás összehasonlítása

A két családot gyakran alternatívaként mutatják be. Nem annyira versenytársak, mint inkább eltérő válaszokat adnak a vastagságra, hőmérsékletre és felületre vonatkozó különböző kérdésekre.

A harmadik és a negyedik oszlop egyaránt vákuum eljárás, de nem cserélhetők fel. Az ívforrások gyorsabban rakódnak le, és megtartják a tapadást összetett geometrián. A porlasztó források lassabban rakódnak le, mégis simább filmeket készítenek, és sokkal jobban szabályozzák az oxidsztöchiometriát. Ha az alkatrész tükörbevonattal rendelkezik, vagy a fóliának optikailag tisztanak kell lennie, a porlasztás nyer. Ha fúrófejről vagy formabetétről van szó, az ív általában nyer az alkatrészenkénti költségen.

Az aláírás előtt összehasonlítandó specifikációk

Amint a folyamatcsalád rendeződött, a specifikációs lap azon elemek rövid listája lesz, amelyek ténylegesen megváltoztatják azt, amit a gép az alkatrészekért tud tenni.

1. Használható kamratérfogat, nem külső méretek. Kérdezze meg az állvány magasságát és forgási átmérőjét, majd ellenőrizze, hogy a legnagyobb alkatrésze hogyan helyezkedik el a lámpatesten.
2. Szivattyúsor és alapnyomás. A szokásos elrendezés a forgólapátos szivattyú gyökérfúvóval és olajdiffúziós szivattyúval vagy turbomolekuláris szivattyúval; az elérhető alapnyomás meghatározza a film tisztaságát.
3. Katódszám, célméret és célanyag. Egy háromkatódos gép és egy tizenkét katódos gép más ára és más a bevonat.
4. Tápellátás konfigurációja. Ívtápok a katódokhoz, egyenáramú vagy impulzus előfeszítés a hordozótartóhoz, és közepes frekvenciájú vagy RF tápok, ha szigetelő oxid célpontokról van szó.
5. Az aljzat elforgatása. Az egytengelyes forgatás olcsóbb, a háromtengelyes bolygóforgatás észrevehetően jobb vastagsági egyenletességet biztosít vegyes terhelés mellett.
6. Reaktív gázszabályozás. A tömegáram-szabályozók önmagukban nem elegendőek a nitrid- és oxidos munkákhoz; a részleges nyomásszabályozás vagy a plazma kibocsátás monitorozása távol tartja a folyamatot a célmérgezési zónán.
7. A terhelés mérete és a ciklusidő. Az óránkénti alkatrészek többet számítanak, mint a főár, mert a munkaerő és a rezsi az órákkal skálázódik, nem a kamrákkal.
8. Dokumentáció és mérés. A vastagságra, keménységre, tapadásra és színre vonatkozó adatok az átvételi csomag részét kell, hogy képezzék, nem szívességnek.

Az oxidkerámiák, például az Al2O3, ZrO2 és az átlátszó vezetőképes oxidok esetében a specifikáció a keménységről a sztöchiometria irányába tolódik el, mivel a fóliának elektromosan vagy optikailag helyesnek kell lennie, nem pedig egyszerűen kopásállónak.

Ahol a sűrű kerámia fóliák megtérülnek

A kerámia PVD fóliák akkor érik el költségüket, ha három körülmény fedi egymást: a kopás vagy a korrózió lerövidíti az alkatrész élettartamát, a felületi minőség számít, és az alkatrész nem bírja túl a permetezési hőmérsékletet vagy a galvanizálási vonalat.

Vágószerszámok és formák

A 2-4 mikrométeres AlTiN vagy TiCN réteg meghosszabbítja a marók, fúrók és formázó szerszámok élettartamát a bevonat nélküli vagy edzetlen acélnál, és olyan hőmérsékleten alkalmazzák, amely a szerszám hőkezelését érintetlenül hagyja. Az aritmetika egyértelmű: egy gép havonta több ezer szerszámot képes kezelni egy új csiszolócella költségének töredékéért.

Sebességváltó és gépalkatrészek

A csapágyak, fogaskerekek, orsók és csavarkompresszor rotorok alacsony súrlódású DLC vagy kopásálló CrN előnyeit élvezik. Itt általában a temperálás a korlátozó tényező. Ha egy alkatrészt 200 Celsius-fokon temperáltak, a bevonási ciklusnak ez alatt kell maradnia, ami a specifikációt az ív vagy porlasztás felé tolja, szigorúan szabályozott előfeszített fűtéssel.

Orvosi műszerek és díszítőelemek

A sebészeti pengéknek olyan bevonatra van szükségük, amely nem tompítja el a szélét, így 1-3 mikrométer a praktikus ablak. A dekoratív oldalon a szaniterek, étkészletek, óraszíjak és építészeti hardverek ujjlenyomat-mentesítő és színes kerámiarétegei sokkal inkább függenek a tételenkénti színkonzisztenciától, mint a maximális keménységtől.

Költség, kockázat és az elfogadási teszt

A vákuumplazmarendszer gyártási eszköz, így a szám a bevont alkatrészenkénti költség számít, nem a számla. Két 40 százalékos árrésű árajánlat teljesen megfordulhat, ha a terhelés mérete, a ciklusidő és a fogyóeszközök élettartama szerepel ugyanabban a számításban.

Tedd bele a szerződésbe az átvételi tesztet és futtasd a saját részeken, ne a szállító bemutató szelvényein. Egy működőképes csomag a következőket tartalmazza:

• A filmvastagság a tényleges részen golyókráterrel vagy XRF-vel mérve, a megadott tűréshatárral, pl. plusz-mínusz 10 százalék.
• Mikrokeménység terhelés alatt, általában HV 0,05 vagy HV 0,1, polírozott keresztmetszeten.
• Tapadás Rockwell C behúzással a HF1-HF4 skálához, vagy karcolási teszt meghatározott kritikus terhelés mellett.
• Színkülönbség spektrofotométeren mérve, a Delta E 1,5 alatti a tételek között dekoratív gyártáshoz.
• Korróziós teljesítmény, például sópermetezési órákban, amikor az alkatrészt szabadban kezelik vagy használják.
• Három egymást követő gyártási tétel a gyártógépen, minden egyes futtatáshoz rögzítve a folyamatadatokat.

Ezzel egyidejűleg erősítse meg a kopóalkatrész ellátási láncát. A katódok, az ívtápegységek, az előfeszített tápegységek, a diffúziós vagy turbomolekuláris szivattyúk, a szivattyúolajok, a céltárgyak és a párolgási vezetékek mind véges élettartamúak, és egy gép, amely három hónapot vár egy célpontra, olyan gép, amely nem keres. Segít áttekinteni a teljes felszerelés és fogyóeszköz kínálat egy helyen, hogy a kamra és annak alkatrészei ugyanannak az egyeztetésnek a részei legyenek.

Egyik sem igényel mélyvákuumfizikát. Az első árajánlat megérkezése előtt el kell dönteni, hogy az alkatrésznek vékony, sűrű kerámia filmre vagy vastag porózus kerámiarétegre van szüksége. A plazma kerámia bevonógéppel kapcsolatos minden más választás ebből az egyetlen válaszból következik: a kamra geometriája, a katódszám, a szivattyúsor, a gázvezérlés és végül az ár.

Ha a következő lépés annak megértése, hogy a folyamat hogyan viselkedik a valós termelési felületeken, akkor ez az áttekintés a hogyan változtatja meg a plazmabevonat a felületkezelést gyakorlati kiindulópont, mielőtt elkezdené az idézetek összehasonlítását.