Get Adobe Flash player

A startup-októl a hibrid forradalomig

Rábel György
PannonPLATIT

A nagyvállalatokat (és itt nem kell szükségszerűen az Apple-re vagy a Google-re gondolni) érintő legnagyobb veszélyek két különböző irányból fenyegetnek:

  • A központi közigazgatási szervek felől (kormányok, EU, IRS, OECD stb.), amelyek nagy figyelmet fordítanak az adókedvezményekre, az adatvédelemre és a monopóliumi eljárásokra, illetve
  • A kis, innovatív start-up cégektől, melyek célzott termékeikkel kisebb-nagyobb piaci szegmenseket “lopnak el”, és veszélyeztetik az óriások monopóliumát.

A Platit támogatni szeretné az induló vállalkozásokat, és olyan eszközökkel (pl. bevonatoló rendszerekkel) kívánja felszerelni őket, melyek segítségével képesek lehetnek megküzdeni a nagy szerszámgyártókkal és a bérbevonatolókkal [1].

Az új bevonatoló üzem, a π411PLUS egy ilyen eszköz (1. ábra).

1.ábra. eco-tól LACS® -ig – Az új π411PLUS bevonatoló egység opciói

Az alapgép, a π411eco a saját gyártás megkezdését 3 db oldalsó forgókatóddal (LARC®: LAteral Rotating Cathodes) teszi lehetővé. A kezelhető mértékű költségek ellenére a gép gyakorlatilag minden piaci bevonat-minőséghez kiváló kezdetet jelenhet.

Az EMO 2017-t követően a gépeket az új LARC®PLUS impulzus üzemű, oldalsó katódokkal szállítják (Cr&Ti 10 Hz-cel [1]). Az új katódrendszer javítja a bevonatolási rátát és meghosszabbítja a targetek élettartamát.

Még a jövőre nézve sem tekinthető zsákutcának a belépési szintű π411eco, mivel fokozatosan lehet bővíteni a következőkben felsorolt, adott felhasználásokhoz igazított nagy teljesítményű gép opciókkal.

A DLC technológia a: C: H: Si rétegeket visz fel PECVD technológiával.

A központi ARC-katódra váltás (CERC® technológia, CEntral Rotating Cathode= központi forgókatód) elvben felgyorsítja a réteg felhordásának folyamatát, mivel mind a négy katód egyszerre tud bevonatot képezni. A π411TURBO elnevezés arra utal, hogy a gép nagyfokú termelékenysége az élvonalba tartozik. A turbo frissítés összes eleme [2] a háztól-házig történő szállítás idejének lerövidítését célozza:

  • Az előmelegítő még inkább megakadályozza a kamra falain kialakuló kondenzációt.
  • A könnyű karusszel csökkenti a felmelegítendő illetve a lehűtendő testtömeget.
  • Az új LGD® lemezek (Lateral Glow Discharge=oldalsó gázkisülés) csökkentik a maratási időt.
  • Az új „Turbo” szoftverfrissítés a maratási és a fűtési eljárás átfedésével további gyártási időt takarít meg.

Az OXI megoldás a π411TURBO konfigurációra épül. Kifejezetten a kkv-k számára fejlesztették ki, amelyek nem engedhetik meg maguknak a CVD-üzemek fenntartását, illetve kis gyártási sorozatban nem tudják maguk elvégezni az oxid filmréteggel való bevonatolást.

A SCiL® technológia (oldalsó gázkisülés által indukált katódporlasztásos bevonatolás) esetén egy porlasztó katód van középső pozícióba helyezve, ami lehetővé teszi a nagy bevonatolási rátát a sima, nagy teljesítményű rétegek esetén [3]. A technológia támadást indít a hagyományos, de még mindig gyakran használt ionitron (eBeam) bevonatok ellen.

A LACS® technológia (LAteral Arcing & Central Sputtering) az ARCing és porlasztás [4] [5] egyidejű kombinációját valósítja meg! Ezt a katódporlasztás és az ARC katódok egyidejű (nem szekvenciális) szabályozásával kell elvégezni egy speciális nyomástartományban.

A SCiL® és LACS® technológiák előnyei a gyűrűkatódok alkalmazásával válnak valóban forradalmivá (2. ábra).

  • A katódtest tartalmazza a mágneseket és az elektronikát (2a. ábra).
  • A hűtővíz a katódfejből van bevezetve a perforált henger alatt (2b. ábra).
  • A hűtővíz nyomása a rézfilmet a targetek belső átmérőjéig feszíti (2c. ábra), ami kiváló tapadást biztosít.
  • Az EMO 2017-t követően ez a 4 új funkció minden π411PLUS gépbe, így az eco-verziókba is alapfunkcióként kerül be.

2.ábra. Gyűrűs katódok SCiL® és LACS® bevonatokhoz

A gyűrűkatódok könnyen előállíthatók a hagyományos target anyagokból (tiszta fémekből, például Al, Ti, Cr stb. vagy fémötvözetekből, például AlTi, AlCr, CrTi stb.). A hagyományos bevonati rétegek LACS® változatainak, mint például AlTiN-LACS®, AlCrN-LACS®, CrTiN-LACS® felhordására használják. ARC tulajdonsággal bírnak kevesebb droplettel.

Azonban gyenge hővezetésű anyagokból is el lehet őket készíteni (pl., B4C, TiB2, SiC, W). Ez a fajta „adalékolás” a bevonatképzés újfajta lehetőségeit, pl. a rétegek belső feszültségének szándékos befolyásolását nyitja meg.

A π411PLUS bevonatai

A 3. ábrán szereplő táblázat az egyes opciók legfontosabb standard bevonatait foglalja össze.

3.ábra. A π411PLUS jellemző bevonatai

A π411eco gyakorlatilag minden szokványos PVD-ARC réteget fel tud vinni. Az idei év új fénypontja a ALL4®eco. Elsősorban lefejtőmaráshoz használják, ahol a bevonandó szerszámok nagy mérete (d> 143 mm) kizárja a központi katód elhelyezésének lehetőségét. Az iparági eredmények egyértelműen kimutatták, hogy a ALL4®eco könnyedén képes megbirkózni a jelenlegi piaci bevonatokkal [6].

A DLC megoldás a:C: H: Si bevonatai elsősorban kenési rétegek. A vezető bevonat a CROMVIc®2, amely különböző sztöchiometriai tulajdonságú alkatrészek és vágószerszámok bevonatolására szolgál. A CROMVIc®2 nagyon érdekes alkalmazása a titánötvözetek megmunkálása [1].

A π411TURBO a legszélesebb rétegspektrumot kínálja [7], ezért elég nehéz kiválasztani a legfontosabb bevonatokat.
Csak, hogy mutassunk két példát:

  • a TiXCo4® kemény forgácsoláshoz és
  • a ALL4®+Tribo finom lemezkvágásokhoz [8].

Az OXI opció nACoX® bevonata egy AlCrON réteget tartalmaz, amelynek nagyon magas hőállósága van, és különösen alkalmas a száraz, nagyteljesítményű megmunkáláshoz (esztergálás és
marás) [9]. Kiváltképp, ha nagy a rétegvastagság (~10 um).
A SCiL® opcióhoz három réteget hoztak létre:

  • A hagyományos katódporlasztásos TiN-SCiL® egyszerűnek hangzik, de az általánosan alkalmazható ionitron (eBeam) TiN teljesítményét és megbízhatóságát nem volt könnyű elérni.
  • Az elsősorban a menetvágó szerszámokhoz használt TiCC-SCiL® hármas szerkezettel rendelkezik. A TiCC esetén a menetes előtétnek egyértelműen alacsonyabb forgatónyomatékra és nyomóerőre van szüksége [1], és ezáltal hosszabb szerszám élettartamot biztosít, mint az ionitron eljárással előállított TiCN (4. ábra).
  • Alacsony az élrátét kialakulásának valószínűsége, ezért a TiB2 az alumínium megmunkálás klasszikus bevonata.

4.ábra. A TiCC-SCiL sztöchiometriája, nyomaték és erő
összehasonlítás – TiCN-eBeam <-> TiCC-SCiL®

Mi a célja a LACS® opciónak az ARCing és a katódporlasztás egyidejű kombinációjával? Természetesen az előnyeik kiaknázása:

  • ARCing: jobb rétegtapadás, -sűrűség, -szilárdság, -szerkezet és
  • katódporlasztás: kevesebb droplet.

A B4C gyűrűkből álló ellátott SCiL® katód használata csökkentette a réteg belső feszültségét, ami kiemelkedővé teszi az új BorAC® (AlCrN / BN) bevonatot marás (5. ábra) és lefejtőmarás esetén. Ez a bevonat is az egy nanoréteg szerkezettel rendelkező hármas elven alapul [1], amelyet a forgó katódok tesznek lehetővé (6. ábra). A bórtartalom programozhatósága ennek a számnak a legizgalmasabb adata. A bórnak (vagy egyéb adagolóanyagoknak) az Ön alkalmazásához illő optimális százalékos arányát a különböző és drága targetek és katódok vásárlása és cseréje nélkül tudja megtalálni.
A BorAT® (AlTiN / BN) réteg szintén előállítható a katód konfiguráció megváltoztatása nélkül. A magasabb rétegvastagságnak köszönhetően a bevonat fúrásra kiválóan alkalmas.

5.ábra. BorAC® AlCrN/BN: Éltartam összehasonlítás marásnál bórtartalmú, AlCr-bázisú bevonatoknál

6. ábra. Fő bevonatolási technológiák forgácsoló szerszámokhoz EGY gépben

A következő lépésben a klasszikus rétegeket, az AlTiN-t és az AlCrN-t a két módszer kombinációjával állítják elő. A LACS® további előnye, hogy az AlCrN-LACS és az AlTiN-LACS Al-tartalma növelhető.

7.ábra. A legfőbb előnyei a LARC-CERC – SCiL® és LACS® technológiáknak

Kilátások

Rendkívül fontos, hogy a bevonatok sztöchiometrikussága, valamint az egyes anyagösszetevők (pl. bór) százalékos aránya szabadon programozható legyen ezzel a gép konfigurációval és a LACS® technológiával. Ennek eredményeképpen a π411PLUS nem csak a kis és közepes méretű vállalkozások ideális gépe, hanem kiváló, rugalmas eszköz a bevonatfejlesztésre akár nagyvállalatoknál is.

Hivatkozások

[1] Compendium – 58th edition, PLATIT, Selzach, 2017
[2] Cselle, T., Lümkemann, A.: Turbos for the Flagship
Werkzeugtechnik, No.156, Sept/2016
[3] Jilek, M. sen.: The cylindrical cathode for deposition of layers by PVD method
Patent application, PV 2015-837, 27.11.2015, Prag, 2015
[4] Jilek, M. sen.: Method of deposition of boron based wear resistant layers
Patent application, PV 2016-61, 5.2.2017, Prag, 2016
[5] Jilek, M. jun., Zindulka, O.. u.a.: High-Rate Deposition by Central Cylindrical Magnetron Sputtering,
ICMCTF, San Diego, 5/2014
[6] Beutner, M., Lümkemann, A., u.a.: Stress optimized hard nitride coatings for high-performance gear hobbing
ICMCTF, BP-42, San Diego, 4/2017.
[7] Cselle, T., Lümkemann, A. Jilek, M. sen&jun: My Tool, My Coating
Werkstatt und Betrieb, Hanser Verlag, 11/2016
[8] Morstein, M, u.a.: Nanolayered coatings for Advanced Fine Blanking Applications
ICMCTF, G3-2, San Diego, 4/2017
[9] Habermeier, J., u.a.: Challenges in the mechanical processing of turbine housings in the large series
Hanser Verlag, Nürtingen, March/2014