Het proces
Als coatingmateriaal voor PVD-coaten worden metalen in een zeer zuivere, vaste vorm gebruikt. Afhankelijk van de gewenste laageigenschappen zijn dit bijvoorbeeld titanium, aluminium, chroom of zirkonium en silicium. Dit materiaal wordt 'target' genoemd.
De samenstelling, dikte en eigenschappen van de laag kunnen door de keuze van de 'target', procesparameters en afzettingsomstandigheden worden gecontroleerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de structuur, de hardheid, maar ook de thermische weerstand worden ingesteld.
De gewenste laagdikte is ook afhankelijk van de grootte en het doel van het werkstuk. In principe is een laagdikte tot 10 µm mogelijk. Bij microgereedschap daarentegen is de laagdikte meestal minder dan 1 µm.
Er zijn verschillende processen voor PVD-coaten, die ook kunnen worden gecombineerd. Enkele van de meest voorkomende processen zijn:
- Arc-PVD: Bij boogverdamping wordt een boog tussen een elektrode en het laagmateriaal gecreëerd om deeltjes van de 'target' los te maken.
- Sputteren: De 'target' wordt gebombardeerd met magnetisch afgebogen ionen of elektronen.
- Laser: Het materiaal wordt gebombardeerd met laserstralen om verdamping op gang te brengen.
Bij Härtha bieden we sputteren en boogcoaten aan. De verschillende processen volgen in principe dezelfde stappen.
Verdamping
Bij verdampingsdepositie wordt de 'target' zo sterk verhit dat de atomen op het oppervlak als gas vrijkomen en beschikbaar zijn voor de volgende stap. Hiervoor bestaan verschillende technologieën. Bij Härtha gebruiken we het arc-proces.
Om gecontroleerde omstandigheden en wisselwerking met luchtmoleculen te voorkomen, vindt de verdamping in vacuüm plaats.
Reactie
Om het verdampte materiaal op het werkstukoppervlak af te zetten, voegt men vervolgens een reactief gas toe, dat zich bindt met de metaaldampen. De keuze van het gas heeft een belangrijke invloed op de eigenschappen van de laag. Meestal gaat het om een koolstofhoudend gas of stikstof. Deze gassen zorgen voor een sterke hechting en vormen nitride- en oxideverbindingen die bescherming bieden tegen roest en corrosie.
Om ongewenste chemische reacties te voorkomen, wordt deze stap in een chemisch niet-reactieve atmosfeer uitgevoerd. Dit kan worden gedaan met een inert gas zoals argon. Om ervoor te zorgen dat de laagdikte over het gehele werkstuk gelijkmatig is, wordt het werkstuk tijdens deze stap over meerdere assen geroteerd.
Afzetting
In de laatste stap worden de verdampte atomen van de 'target' afgezet op het werkstukoppervlak en vormen daar een dunne filmlaag.
Slijtagebeschermende coatings in één oogopslag
PVD-coatings kunnen als slijtvaste lagen dienen. Zo zijn titaannitride, titaancarbonitride en titaanaluminiumnitride veelgebruikte basistypen.
Een overzicht van coatingsystemen en hun eigenschappen vindt u in onze tabel.
Toepassingsgebieden
PVD-coatings worden in verschillende industrieën gebruikt voor een breed scala aan onderdelen:
- Snijgereedschappen
- Druk- en vormgereedschappen
- Kunststof matrijzen
- Industriële onderdelen
- Auto-onderdelen
- Sieraden en horloges
- Medische technologie
- Decoratie en sporttoepassingen
- Aluminium spuitgietstukken
Geschikte materialen
De PVD-coating is een oppervlaktebehandeling. Om veranderingen in de structuur en hardheid uit te sluiten en maatnauwkeurigheid te garanderen, moet het materiaal vóór het coaten een warmtebehandeling ondergaan.
Aangezien PVD-coatings onder 500 °C kunnen worden aangebracht, is het proces zeer geschikt voor snelstaal, warmwerkstaal en sommige koudwerkstaal.
Staalsoorten die bij zeer lage temperaturen zijn ontlaten, kunnen in principe ook worden gecoat met speciale coatingsystemen voor processen bij lage temperaturen (tussen 250 °C en 450 °C).
Voordelen en voorkeuren
De belangrijkste voordelen van PVD-coatings in één oogopslag:
- Hoge maatnauwkeurigheid door geringe laagdikte
- Hoge hechtsterkte
- Verbetering van slijtvastheid en hardheid
- Wrijvingsreductie door gladde oppervlakken
- Coatingtemperatuur tot 450 °C
- Elke gewenste laagstructuur (monolayer, multilayer)
- Optische veredeling
Bewerkingsmogelijkheden
Bij Härtha bieden wij u PVD-coating en DLC-coating aan. Wij coaten werkstukken van verschillende groottes, van enkele micro's tot een diameter van 500 mm. Naast gestandaardiseerde coatings ontwikkelen wij ook op maat gemaakte oplossingen voor uw specifieke toepassing.
Standaard testproces
Wij inspecteren alle PVD-coatings visueel. Als u intensieve tests wenst, kunnen we niet-destructieve testmethoden aanbevelen.
Klantgegevens
Om een offerte voor PVD-coaten op te stellen of om een andere coatingoplossing voor u te vinden, hebben wij de volgende gegevens nodig:
- Toepassingsdoel
- Materiaalaanduiding
- Thermische voorbehandelingen
- Gewenste laagdikte in µm
Procesvestigingen
Zoek een vestiging bij u in de buurt. In ons vestigingsoverzicht kunt u zien waar wij bij Härtha PVD-coaten en andere metaalbewerkingsprocessen aanbieden.