CVD Beschichtungen
Chemische Gasphasenabscheidung
Ionbond™ CVD Beschichtungsservice
Der Ionbond™ CVD Prozess wurde in den frühen 1970er Jahren entwickelt. Der Beschichtungsprozess verwendet als Präkursoren Metallhalogenide, wie z.B. TiCl4 oder AlCl3. Um den stets wachsenden Anforderungen des Marktes nach Beschichtungsqualität, Zuverlässigkeit und Produktivität des Prozesses und der Anlagen gerecht zu werden, hat sich die Technologie über die Jahre immens weiter entwickelt. Der CVD Prozess wird genutzt, um Beschichtungen mit einer Dicke von 5 bis 12 µm, in manchen Fällen bis zu 20 µm, abzuscheiden. Verwendete Materialien sind TiC, TiCN, TiN und α oder κ Aluminumoxide (Al203). Die Beschichtungen werden als Einzellagen oder Mehrfachschichten z.B. auf Wendeschneidplatten, Form- und Gusswerkzeuge, Stempel, Extrusionswerkzeuge, Schnittmatrizen und andere mechanische Komponenten aufgebracht, die Verschleiss und Korrosion ausgesetzt sind.
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Was ist die CVD-Beschichtungstechnologie?
Die chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition = CVD) ist eine Methode zur Herstellung von eigenspannungsarmen Beschichtungen mittels thermisch herbeigeführten, chemischen Reaktionen. Die Präkursoren für die Beschichtung werden verdampft und der Beschichtungszone im Gaszustand zugeführt. Das Gas wird dann entweder zersetzt oder reagiert mit zusätzlichen Präkursoren und lagert sich anschließend als Dünnschicht auf dem Substrat ab. Die Präkursoren werden während des Prozesses kontinuierlich zugeführt und anfallende Nebenprodukte abgeführt. Der CVD Prozess kann im Vakuum oder unter Atmosphärendruck betrieben werden.
Vorteile von CVD-Beschichtungen
Die typischen Prozesstemperaturen für Ionbond™ CVD Beschichtungen liegen zwischen 900 und 1050 °C für den HT CVD Prozess und zwischen 720 und 900 °C für den Ionbond™ MT CVD Prozess. Substratmaterialien sind Wolframkarbide, Werkzeugstähle, Hochtemperatur-Nickellegierungen, Keramik und Graphit. Werkzeuge und Komponenten aus gehärtetem Stahl erfordern nach der Beschichtung eine Wärmebehandlung, um die erforderliche Härte wiederherzustellen.
- Geringe Eigenspannungen
- Exzellente Schichthaftung durch Bildung einer Diffusionszone
- Hohe Belastbarkeit
- Exzellente Homogenität der Beschichtung, unabhängig von der Teilegeometrie
- Möglichkeit von Innenbeschichtung und komplexen Geometrien
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Häufig gestellte Fragen zu CVD-Beschichtungsdienstleistungen
Was sind die wesentlichen Vorteile von CVD Beschichtungen?
Beschichtungen reduzieren die Langzeitkosten durch langlebigere Werkzeuge und steigern die Effizienz durch höhere Produktivität infolge höherer Schnittgeschwindigkeiten und Zustellung. CVD Beschichtete Werkzeuge können trocken oder unter Minimalmengenschmierung eingesetzt werden (oder im Falle von Formwerkzeugen Trennmitteln), was zu einer Absenkung der Betriebsmittel- und Recyclingkosten führt. Beschichtungen auf mechanischen Komponenten reduzieren die Reibung und verbessern die Leisung und Zuverlässigkeit.
Wie sollten Werkzeuge und Komponenten für die CVD Beschichtung vorbereitet werden?
Vor der CVD Beschichtung müssen sämtliche Oberflächen der Substrate (besonders die zu beschichteten Flächen) (Werkzeuge und Komponenten) von jeglichen Fremdkörpern, Ölen und Fetten gereinigt werden. Der Reinigungsprozess ist ein wesentliches Element, das die Schichthaftung und damit auch die Leistung des beschichteten Teils oder Werkzeuges bestimmt. Sämtliche Teile werden von Ionbond vor der Beschichtung mittels definierter Prozesse gereinigt. Ionbond empfiehlt seinen Kunden, die optimalen Vorbedingungen für die Substrate zu diskutieren, um eine optimale Leistung der beschichteten Teile zu garantieren.
Wie wird die Oberflächenbeschaffenheit durch die CVD Beschichtung beeinflusst?
Ionbond CVD Beschichtungen bauen Komponenten- und Werkzeugoberflächen typischerweise um ein paar µm auf. Dünnschichten bilden normalerweise die Oberflächen der Werkzeuge und Teile genau ab und können keinesfalls Defekte füllen bzw. Rauheiten glätten. Bedingt durch den Prozess kann die Oberfläche etwas rauer werden. Falls extrem glatte Oberflächen gefordert sind, lassen sich die Werkzeuge oder Teile nach der Beschichtung polieren.
Kann man Bauteilbereiche maskieren, damit diese nicht beschichtet werden?
Die Möglichkeit einer Maskierung wird durch den angewendeten Prozess und die Bauteilgeometrie bestimmt. Beim PVD Prozess ist das Maskieren generell einfacher, da er einen Sichtlinienprozess darstellt. Beim PACVD Prozess und speziell beim CVD Prozess ist das Maskieren deutlich schwieriger.
Wie hoch ist die Durchlaufzeit für das CVD Beschichten?
Die Typische Lieferzeit beträgt 3 bis 5 Werktage. Testteile und Proben benötigen im Allgemeinen mehr Zeit, da eventuell Haltevorrichtungen angefertigt werden müssen.