Il processo
Per il rivestimento PVD quale materiale dello strato si usano metalli in forma solida e con purezza elevata. A seconda delle proprietà degli strati desiderate, questi includono, ad esempio, titanio, alluminio, cromo o anche zirconio e silicio. Questo materiale è chiamato target.
La composizione, lo spessore e le proprietà dello strato possono essere controllati mediante la scelta del target, dei parametri di processo e delle condizioni di deposizione. In questo modo è possibile gestire, ad esempio, la struttura, la durezza, ma anche la resistenza termica.
Lo spessore dello strato desiderato dipende inoltre dalle dimensioni e dallo scopo d’impiego del pezzo. In linea di principio, sono possibili rivestimenti fino a 10 µm di spessore. Per i microutensili, tuttavia, lo spessore dello strato è solitamente inferiore a 1 µm.
Esistono diversi processi di rivestimento PVD, che possono anche essere combinati fra loro. Alcuni dei più diffusi sono:
- Arc-PVD: nella deposizione ad arco catodico viene creato un arco catodico tra un elettrodo e il materiale dello strato, in modo da staccare le particelle dal target.
- Sputtering: la superficie target viene bombardata con ioni o elettroni deviati da campi magnetici.
- Laser: il materiale viene bombardato con raggi laser al fine di avviare l'evaporazione.
In Härtha offriamo lo sputtering e la deposizione ad arco catodico. In linea di principio, i diversi processi prevedono le medesime fasi.
Evaporazione
Nella deposizione a vapore il target viene riscaldato finché gli atomi presenti sulla superficie non vengono rilasciati sotto forma di gas, in modo da essere disponibili per la fase successiva. A tale scopo si utilizzano diverse tecnologie. In Härtha utilizziamo il processo ad arco catodico.
L'evaporazione avviene sottovuoto in modo da garantire condizioni controllate e da evitare interazioni con le molecole d'aria.
Reazione
Affinché il materiale evaporato si depositi sulla superficie del pezzo, a questo punto viene apportato un gas reattivo che si combina con i vapori metallici. La scelta del gas influisce in modo importante sulle proprietà dello strato. Di norma il gas reattivo è un gas contenente carbonio o azoto. Questi gas raggiungono una forte adesione e formano composti di nitruro e ossido che proteggono da ruggine e corrosione.
Per evitare reazioni chimiche indesiderate questa fase avviene sotto atmosfera chimicamente non reattiva, per cui si può usare un gas inerte come l’argon. Per garantire l'uniformità dello spessore dello strato, durante questa fase il pezzo viene fatto ruotare su più assi.
Deposizione
Nell'ultima fase, gli atomi evaporati del target si condensano sulla superficie del pezzo dove formano un sottile rivestimento a film.
Strati di protezione dall'usura in sintesi
I rivestimenti PVD sono indicati come strati di protezione dall'usura. I tipi base più usati sono, ad esempio, nitruro di titanio, carbonitruro di titanio e nitruro di titanio alluminio.
Una panoramica dei sistemi di rivestimento e delle loro proprietà è riportata nella nostra tabella.
Campi di impiego
I rivestimenti PVD sono utilizzati in tanti settori, per un'ampia varietà di componenti:
- Utensili da taglio
- Utensili per deformazione e formatura
- Stampi in plastica
- Componenti industriali
- Componenti automobilistici
- Gioielli e orologi
- Tecnologia medicale
- Applicazioni decorative e sportive
- Alluminio pressofuso
Materiali idonei
Il rivestimento PVD è un trattamento superficiale. Per escludere cambiamenti della struttura e della durezza e per garantire la precisione dimensionale, il materiale deve essere sottoposto a un trattamento termico compatibile con il rivestimento.
Poiché i rivestimenti PVD possono essere eseguiti a temperature inferiori a 500 °C, il processo è molto adatto per acciai per lavorazioni rapide, acciai per lavorazioni a caldo e per alcuni acciai per lavorazioni a freddo.
In linea generale anche gli acciai rinvenuti a temperature molto basse possono essere rivestiti – con sistemi di strati specifici per processi a bassa temperatura (tra 250 °C e 450 °C).
Vantaggi e benefici
Principali vantaggi dei rivestimenti PVD in sintesi:
- Precisione dimensionale elevata dato il ridotto spessore dello strato
- Aderenza elevata
- Aumento della resistenza all'usura e della durezza
- Riduzione dell'attrito grazie a superfici lisce
- Temperatura di rivestimento fino a 450 °C
- Qualsiasi struttura degli strati (monolayer, multilayer)
- Estetica di pregio
Possibilità di lavorazione
In Härtha vi offriamo il rivestimento PVD e quello DLC. Rivestiamo pezzi di dimensioni anche molto diverse, dal range micro fino a diametri di 500 mm. Oltre a strati standardizzati, sviluppiamo anche soluzioni su misura per applicazioni specifiche.
Processi di prova standard
Ispezioniamo visivamente tutti i rivestimenti PVD. Se sono richieste prove più approfondite possiamo consigliare metodi di prova non distruttivi.
Indicazioni del cliente
Per potervi sottoporre un'offerta per il rivestimento PVD o per trovare un'altra soluzione di rivestimento che faccia al caso vostro, abbiamo bisogno delle seguenti informazioni:
- Uso previsto
- Denominazione del materiale
- Pre-trattamenti termici
- Spessore dello strato desiderato in µm
Sedi dei processi
Trovate una sede nella vostra zona. La nostra mappa mostra in quali stabilimenti Härtha viene eseguito il rivestimento PVD e quali altri processi di lavorazione dei metalli offriamo.