Ny belægning - Orkan Super Plus

ORKANSUPER SUPERPLUS PLUS ORKAN

særligt krævende spåntagning TilTil særligt krævende spåntagning Velegnet til rustfrit stål Orkan Super Plus-belægningen er Tribologicentret har udviklet en rustfrit stål Orkan Super Plus-belægningen er i f.eks.Velegnet Tribologicentret udviklet en Orkantil Super Plus-belægningen især velegnet til spåntagning ny, slidstærkhar belægning kaldet Orkan Super Plus-belægningen især velegnet til spåntagning i f.eks. ny, slidstærk belægning kaldet forhindrer klæbning af f.eks. rustfrit støbejern, stål, rustfrit stål, titan- og Orkan Super Plus. Fremstillingen af forhindrer af f.eks. rustfrit støbejern, stål, rustfrit stål, titanog Orkan Super Plus.Plus, Fremstillingen stål ogklæbning titan på værktøjsovernikkelbaserede legeringer, herunder Orkan Super som er en af TiAlSiNstål og titan på værktøjsovernikkelbaserede legeringer, herunder Orkan Super Plus, som er en TiAlSiNfladerne. Når et materiale klæber til belægning, er baseret på den nyeste forskellige Inconel-legeringer.

Når et materialevilklæber til forskellige Inconel-legeringer. belægning, er baseret på den nyeste værktøjsoverfladen, det være Orkan Super Plus-belægningen kan fladerne.

HiPIMS-teknologi.

Ved brug af værktøjsoverfladen, vil det være Orkan Super Plus-belægningen kan HiPIMS-teknologi.

Ved brug af vanskeligt eller umuligt at opnå en HiPIMS-teknologien opnås en meget desuden med fordel anvendes til eller umuligt at opnå en HiPIMS-teknologien opnås en megeti desuden med fordel anvendes som til er vanskeligt tilfredsstillende overfladebeskaffenhøj ioniseringsgrad af plasmaet spåntagning af materialer, tilfredsstillende overfladebeskaffenhøj ioniseringsgrad af plasmaet i spåntagning af materialer, som er hed ved bearbejdning af emner i belægningsprocessen (se bagsiden), særligt vanskelige at bearbejde, hed f.eks. ved bearbejdning af titan. emner i vanskelige at bearbejde, belægningsprocessen (se bagsiden), rustfrit stål og herunder hærdede ståltyper og hvilket resulterer i glattere, tættere særligt f.eks. rustfrit stål og titan. herunder hærdede ståltyper og hvilket resulterer i glattere, tættere Orkan Super Plus-belægningens antiandre hårde materialer. og hårdere belægninger.

Orkan Super Plus-belægningens anti-speandre hårde materialer. og hårdere belægninger. klæbende egenskaber gør den Belægningens indhold af silicium Ved spåntagningsforsøg er der klæbende egenskaber gør den specielt velegnet til brug ved formgivning Belægningens indhold af silicium til at Ved opnået spåntagningsforsøg er der (Si) er ydermere medvirkende forøget værktøjs-standtider cielt af velegnet til brug ved formgivning rustfrit stål og andre materialer, der (Si) er ydermere medvirkende at temopnået forøget værktøjs-standtider gøre den både hårdere ogtilmere på op til 60% ved spåntagning af af rustfrit stål og andre materialer, der har tendens til at klæbe eller ”overgøreperaturbestandig den både hårdereend og traditionelle mere tem- på op til 60% af spånhar tendens Inconel ogved på spåntagning op til 100% ved til at klæbe eller ”overfladesvejse” til det formgivende peraturbestandig end traditionelle Inconel og på til 100%ogved spånstål fladesvejse” TiAlN-belægninger. tagning afop støbejern rustfrit værktøj. til det formgivende TiAlN-belægninger. tagning af støbejernmed og rustfrit stål sammenlignet TiAlN-belagte værktøj.

Orkan Super Plus-belægningen er sammenlignet værktøjer. med TiAlN-belagte Orkan Supersærligt Plus-belægningen derfor anvendelig tilerformværktøjer. derfor særligt anvendelig givning og stansning til af formemner i de Orkan Super Plus har desuden vist givning og stansning af emner i de stilles høje høje krav til til tilfælde, hvor der stilles krav Orkan Super Plus har desuden vist med fremragende levetid og ydeevne tilfælde, hvor der stilles høje krav til beskaffenhed af den bearbejdede fremragende levetid ogskærehastighed ydeevne med end op til 40% højere overflade på det færdige produkt. op tilved 40% højere skærehastighed end traditionelt PVD-belagte værktøjer. overflade på det færdige produkt. ved traditionelt PVD-belagte værktøjer.

Elektronmikroskopibillede af Orkan Super Plus belægningen set i tværsnit.

Belægningen Elektronmikroskopibillede af Orkan Super Plus består afset titan (Ti), aluminium (Al), silicium (Si) belægningen i tværsnit.

Belægningen bestårog afkvælstof titan (Ti),(N). aluminium (Al), silicium (Si) og kvælstof (N).

Tribologicentret Tribologicentret Kongsvang Allé 29 Kongsvang Allé 29C 8000 Aarhus 8000 Aarhus C

TiAlN-familien TiAlN-familien Sammensætning

TiAlN-LT 2 TiAlN-nano Orkan Super Plus 2 TiAlN-LT TiAlN-nano Orkan Plus Ti, Al, N Ti, Al, N Ti,Super Al, Si, N

Sammensætning Mikrohårdhed [HV] Mikrohårdhed [HV] Procestemperatur [°C]

Ti, Al, N ~2600

PVD-teknologi Tykkelse [µm] Tykkelse [µm]

Pulseret 1-3 DCMS 1-3

Ti, Al, N ~3000

~2600<150 ~3000450 Procestemperatur [°C] <150 450 <850 Højeste anv. temperatur [°C] <800 Højeste anv. temperatur [°C] <800 Pulseret DCMS <850 DCMS PVD-teknologi

Tlf. 72 20 15 99 Risager A/S Tlf. 72 20 tribo@teknologisk.dk 15 99 Mail: Frichsvej 59 · 8464 Galten · Danmark Mail:www.teknologisk.dk/tribo tribo@teknologisk.dk Tlf. +45 70 22 42 00 · mail@risager.eu www.teknologisk.dk/tribo risager.eu

DCMS 3-5 3-5

Ti, Al, Si, N ~3300 ~3300450 450 <1100 <1100HiPIMS (HP) HiPIMS 2-4(HP) 2-4

HiPIMS - EN NYHED INDEN FOR INDUSTRIEL HiPIMS INDEN HiPIMS -- EN EN NYHED NYHED INDEN FOR FOR INDUSTRIEL INDUSTRIEL FREMSTILLING AF OVERFLADEBELÆGNINGER HiPIMS EN NYHED INDEN FOR INDUSTRIEL FREMSTILLING AF OVERFLADEBELÆGNINGER FREMSTILLING AF OVERFLADEBELÆGNINGER FREMSTILLING AF OVERFLADEBELÆGNINGER Traditionel PVD-belægning Traditionel PVD-belægninger kan fremstilles med flere forskellige TraditionelPVD-belægning PVD-belægning PVD-belægninger kan fremstilles forskellige metoder.

Hidtil har Tribologicentret forflere det meste brugt Traditionel PVD-belægning PVD-belægninger kan fremstillesmed med flere forskellige metoder.

Hidtil har Tribologicentret for det meste brugt den såkaldte Magnetron Sputter-teknik (MS) baseret på PVD-belægninger kan fremstilles med flere forskellige metoder. Hidtil har Tribologicentret for det meste brugt den såkaldte Magnetron Sputter-teknik (MS) baseret på jævnstrøm (DC).

Derfor kaldes denne metode også for metoder.

Hidtil har Tribologicentret for det meste brugt den såkaldte Magnetron Sputter-teknik (MS) baseret på jævnstrøm Derfor kaldes denne også for DCMS. Ved(DC). enMagnetron DCMS skabes der i et den såkaldte Sputter-teknik (MS) baseret på jævnstrøm (DC).

Derforbelægningsproces kaldes dennemetode metode også for DCMS. Ved en DCMS belægningsproces skabes der i vakuumkammer en elektrisk spændingsforskel mellem et jævnstrøm (DC).

Derfor kaldes denne metode også for DCMS. Ved en DCMS belægningsproces skabes der iet et vakuumkammer en elektrisk spændingsforskel mellem et plasma og det råmateriale (f.eks. krom eller titan), som DCMS. Ved en DCMS belægningsproces skabes der i vakuumkammer en elektrisk spændingsforskel mellem et et plasma og råmateriale (f.eks. krom som bruges atdet danne færdige belægning.

Da råmaterivakuumkammer enden elektrisk spændingsforskel mellem plasmatil og det råmateriale (f.eks. kromeller ellertitan), titan), som et bruges tiltil at danne den Da alet (target) pålægges enfærdige negativ elektrisk spænding, plasma og råmateriale (f.eks.belægning. krom eller titan), somvil bruges atdet danne den færdige belægning.

Daråmateriråmateri+ alet (target) pålægges en negativ elektrisk spænding, positive ioner fra plasmaet (f.eks.

Ar ) accelereres mod bruges til at danne den færdige belægning.

Da råmaterialet (target) pålægges en negativ elektrisk spænding,vil vil + positive ioner fra plasmaet (f.eks.

Ar ) accelereres + target.

Herved løsrives atomer fra targetmaterialet som alet (target) pålægges en negativ elektrisk spænding, positive ioner fra plasmaet (f.eks. Ar ) accelereresmod modvil + target. løsrives atomer fra som dampe.

Det fordampede materiale fortættes herefter positive ioner fra plasmaet (f.eks.

Ar ) accelereres mod target.Herved Herved løsrives atomer fratargetmaterialet targetmaterialet som dampe.

Det fordampede materiale fortættes herefter på de overflader, som skal belægges, og der dannes en target.

Herved løsrives atomer fra targetmaterialet som dampe. Det fordampede materiale fortættes herefter på de overflader, som skal belægges, og der dannes en PVD-belægning.

Hvis plasmaet også indeholder en reaktiv dampe.

Det fordampede materiale fortættes herefter på de overflader, som skal belægges, og der dannes en PVD-belægning.

Hvis en gas, som f.eks. kvælstof (N 2belægges, ), vil også denne reagere med det på de overflader, somplasmaet skal og der dannes en PVD-belægning.

Hvis plasmaet ogsåindeholder indeholder enreaktiv reaktiv gas, som f.eks. kvælstof (N ), vil denne reagere med det fordampede materiale, og der dannes en belægning af PVD-belægning.

Hvis plasmaet også indeholder en reaktiv gas, som f.eks. kvælstof (N22), vil denne reagere med det fordampede materiale, og dannes en belægning f.eks. kromnitrid (CrN) eller titannitrid (TiN). gas, som f.eks. kvælstof (Nder ), vil denne reagere med af det fordampede materiale, og der dannes en belægning af 2 f.eks. kromnitrid (CrN) eller titannitrid (TiN). fordampede materiale, og der dannes en belægning af f.eks. kromnitrid (CrN) eller titannitrid (TiN). af den konFig. 1: Principskitse f.eks. kromnitrid (CrN) eller titannitrid (TiN). ventionelle proces Direct Fig. 1: Principskitse af denCurrent konFig. 1: Principskitse af den konMagnetron proces Sputtering (DCMS), ventionelle Current ventionelle procesDirect Direct Fig. 1: denCurrent konsom er Principskitse baseret på enafkonstant Magnetron Sputtering (DCMS), Magnetron proces Sputtering (DCMS), ventionelle Direct Current jævnspænding mellem råmasom på somererbaseret baseret påen enkonstant konstant Magnetron Sputtering (DCMS), terialet (target) og plasmaet i jævnspænding mellem råmajævnspænding mellem råmasom er baseret på en konstant vakuumkammeret, som omslutterialet (target) og plasmaet i terialet (target) og plasmaet i jævnspænding mellem råmater de dele, der skal belægges. vakuumkammeret, som vakuumkammeret, somomslutomslutterialet (target) og plasmaet i ter belægges. terde dedele, dele,der derskal skalsom belægges. vakuumkammeret, omslutter de dele, der skal belægges.

High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) Ved traditionel PVD-belægning (DCMS) er effekten på target typisk væsentligt mindre end 25 W/cm 2. I de nye target mindre end IIde HiPIMS-processer anvendes langt22..højere effektargettypisk typiskvæsentligt væsentligt mindreimidlertid end25 25W/cm W/cm denye nye 2 ter, som til gengæld afsættes i meget pulser (senye -target typisk væsentligt mindre end 25korte W/cm . I de ter, tiltilgengæld i imeget korte pulser (se Fig. 2). Middeleffekten er omtrent den samme i DCMSter,som som gengældafsættes afsættes meget korte pulser (se HiPIMS-processerne, menmen de ikorte, intense strømpulser og de korte, intense strømter,HiPIMS-processerne, som til gengæld afsættes meget korte pulser (se HiPIMS-processerne, men intense strømpulser iHiPIMS-processerne, HiPIMS-processerne giverde enkorte, markant anderledes sampulser i HiPIMS-processerne giver en markant andermen de korte, intense strømpulser iledes HiPIMS-processerne giver en markant anderledes sammensætning af plasmaet.

Ved DCMS-teknikken løsrives sammensætning af plasmaet.

Ved DCMS-teknikHiPIMS-processerne, men de korte, intense strømpulser i HiPIMS-processerne giver en markant anderledes sammensætning af Ved løsrives især neutraleisær atomer fragiver råmaterialet, HiPIMS-tekken løsrives neutrale atomer framens råmaterialet, imensætning HiPIMS-processerne enDCMS-teknikken markant anderledes samafplasmaet. plasmaet.

Ved DCMS-teknikken løsrives især neutrale atomer fra råmaterialet, mens HiPIMS-teknologien danner langt flere elektrisk ladede ioner. mens HiPIMS-tekniknologien danner langt flere mensætning af plasmaet.

Ved DCMS-teknikken løsrives især neutrale atomer fra råmaterialet, mens HiPIMS-teknologien danner langt flere elektrisk elektrisk ladede ioner. især neutrale atomer råmaterialet, mens ioner.

HiPIMS-teknologien danner langtfra flere elektriskladede ladede ioner.

Fig. 2:ladede Forskellen på de to nologien danner langt flere elektrisk ioner. processer: Den konventionelle Fig. Fig.2:2:Forskellen Forskellenpå påde detoto Direct Current Magnetron processer: Den processer: Denkonventionelle konventionelle Fig. 2: Forskellen på de to nye Sputtering (DCMS) og den Direct Magnetron DirectCurrent Current Magnetron processer: Den konventionelle High Power Impulse Magnetron Sputtering (DCMS) og Sputtering (DCMS) ogden dennye nye Direct Current Magnetron Sputtering (HiPIMS).

I eksempHigh Impulse Magnetron HighPower Power(DCMS) Impulseog Magnetron Sputtering den nye let er der omtrent samme Sputtering (HiPIMS). I IeksempSputtering eksempHigh Power(HiPIMS).

Impulse Magnetron middelenergi i HiPIMSog let samme letererder deromtrent omtrent samme Sputtering (HiPIMS).

I eksempDCMS-processen. middelenergi i HiPIMSog middelenergi i HiPIMSog let er der omtrent samme DCMS-processen.

DCMS-processen. middelenergi i HiPIMS- og DCMS-processen.

Den højere ioniseringsgrad ved HiPIMS-processer gør det Den ioniseringsgrad ved muligt at fremstille overfladebelægninger med helt gør andre Denhøjere højere ioniseringsgrad vedHiPIMS-processer HiPIMS-processer gørdet det muligt at fremstille overfladebelægninger med helt andre strukturer og med enestående mekaniske egenskaber.

Den højere ioniseringsgrad ved HiPIMS-processer gør det muligt at fremstille overfladebelægninger med helt andre strukturer og mekaniske egenskaber. muligt at fremstille overfladebelægninger helt andre strukturer ogmed medenestående enestående mekaniskemed egenskaber.

Ved at ændre på pulslængderne og/eller pauserne mellem strukturer og med enestående mekaniske egenskaber.

Ved at ændre på pulslængderne og/eller pauserne mellem pulserne (frekvensen) og dermed energien pr. puls kan der Ved at ændre på pulslængderne og/eller pauserne mellem pulserne (frekvensen) og dermed energien pr. puls kan der udvikles belægninger med helt nye egenskaber som f.eks.

Ved at ændre på pulslængderne og/eller pauserne mellem pulserne (frekvensen) og dermed energien pr. puls kan der udvikles belægninger med helt nye egenskaber som f.eks. øget tæthed, øget hårdhed og indre spændingpulserne (frekvensen) og dermed energien pr. puls kan der udvikles belægninger med heltreducerede nye egenskaber som f.eks. øget tæthed, øget hårdhed og reducerede indre spændinger.

Figur 3 viser et eksempel på, hvordan belægningens udvikles belægninger med helt nye egenskaber som f.eks. øget tæthed, øget hårdhed og reducerede indre spændinger.

33viser et på, hvordan belægningens struktur kan varieres ved at ændre HiPIMS-pulserne. øget tæthed, øget hårdhed og reducerede indre spændingbelægningens er.Figur Figur viser eteksempel eksempel på, hvordan struktur kan varieres ved at ændre HiPIMS-pulserne. er.

Figur 3 viser et eksempel på, hvordan belægningens struktur kan varieres ved at ændre HiPIMS-pulserne. struktur kan varieres ved at ændre HiPIMS-pulserne.

Fig. 3: Eksempel på belægninger set i tværsnit. Belægningens struktur ændres, når frekvensen af HiPIMS-pulserne øges.

Fig. Fig.3:3:Eksempel Eksempelpå påbelægninger belægningerset seti itværsnit. tværsnit.Belægningens Belægningensstruktur struktur ændres, når frekvensen af HiPIMS-pulserne øges. ændres, når frekvensen af HiPIMS-pulserne øges.

Fig. 3: Eksempel på belægninger set i tværsnit.

Belægningens struktur Iændres, Tribologicenterets serie af HiPIMS-belægninger har når frekvensen nye af HiPIMS-pulserne øges.

IviITribologicenterets nye af især optimeret efter atserie udvikle belægninger, der er har Tribologicenterets nye serie afHiPIMS-belægninger HiPIMS-belægninger har vi især optimeret efter at udvikle belægninger, er hårdere, tættere og mere glatte.

Dette har indtilder videre IviTribologicenterets nye serie af HiPIMS-belægninger især optimeret efter at udvikle belægninger, der er har hårdere, tættere og mere glatte.

Dette har videre resulteret i belægningerne CrN-HP, Orkan Super Plus vi især optimeret efter at udvikle belægninger, er og hårdere, tættere og mere glatte.

Dette harindtil indtilder videre resulteret i belægningerne CrN-HP, Orkan Super Plus TiBto-HP. hårdere, tættere og mere glatte.

Dette har indtil videre resulteret i belægningerne CrN-HP, Orkan Super Plusog og TiBto-HP. Tabellen nedenfor opsummerer forskellene på DCMS resulteret i belægningerne CrN-HP, Orkan Super Plus og og TiBto-HP. Tabellen nedenfor HiPIMS. TiBto-HP. Tabellen nedenforopsummerer opsummererforskellene forskellenepå påDCMS DCMSog og HiPIMS. Tabellen nedenfor opsummerer forskellene på DCMS og HiPIMS. Egenskab DCMS HiPIMS HiPIMS. Egenskab Antal elektrisk ladede metal Egenskab partikler i deponeringspro Egenskab Antal Antalelektrisk elektriskladede ladedemetal metal-cessen i deponeringspro partikler partikler i deponeringspro - Antal elektrisk ladede metal cessen cessen afi deponeringspro Tæthed belægningen partikler cessen af belægningen Tæthed Tæthed af belægningen Antal defekter i belægningen Tæthed af belægningen Antal defekter i ibelægningen Antal defekter belægningen Hårdhed af belægning Antal defekter i belægningen Hårdhed afafbelægning Hårdhed belægning Jævn dækning af kanter Hårdhed af belægning Jævn dækning af Jævn dækning afkanter kanter Jævn dækning af kanter

Risager A/S Frichsvej 59 · 8464 Galten · Danmark Tlf. +45 70 22 42 00 · mail@risager.eu risager.eu

DCMS Meget lavt, DCMS f.eks. ~3% for DCMS Meget Megetlavt, lavt, krom ~3% for f.eks. f.eks. ~3% Meget lavt, for krom krom ~3% for Tæt f.eks. krom Tæt Tæt Få Tæt Få Få Hård Få Hård Hård God Hård God God God

HiPIMS Meget højt, HiPIMS f.eks. >70% for HiPIMS Meget Megethøjt, højt, krom >70% for f.eks. f.eks. >70% Meget højt, for krom krom >70% Meget tæt for f.eks. krom tæt Meget Meget få tæt Meget Megetfå tæt Meget Meget få Hårdere Meget få Hårdere Hårdere Bedre Hårdere Bedre Bedre Bedre