Farverig hårdhed til værktøjsstål – Slidbeskyttelse som følge af vakuumpådampning

Farverig hårdhed til værktøjsstål – Slidbeskyttelse som følge af vakuumpådampning

Hård coating på materialet forlænger værktøjets levetid. Det slidstærke materiale anvendes i vakuumkamre, der ofte er tilsluttet vakuumpumper fra BUSCH.
Hard-material-coating-tools-1.jpg

Nitrider med individuelle farver

I dag ligner bor ofte ikke længere stål, fordi deres spidser skinner i eksotiske farver. Farveforskellene har ikke så meget med æstetik at gøre – de handler om hårdhed. Bits er coated med et lag af et hårdt materiale. Det er generelt et metalnitrid, og hvert materiale har sin egen specielle farve: Titannitrid skinner som guld, zirconiumnitrids klare gule farve minder om saftevand, og en aluminiumkrom-blanding har en flot blå farve.

Disse coatings ses også på andre værktøjstyper og maskindele, der udsættes for kraftig slitage. Ud over farven har disse coatings hver deres særlige egenskaber i form af hårdhed, temperaturbestandighed, friktionskoefficient og coatingens tykkelse, som oftest ligger inden for nogle få mikrometer. Valg af coating afhænger af anvendelsen. Tag for eksempel den gule zirkoniumnitrid, der bruges ved maskinbearbejdning af aluminiumlegeringer.

Ioniseret gasudledning

Hårde coatings påføres sædvanligvis ved hjælp af vakuumpådampning, en undertype af fysisk dampaflejring (PVD). Vakuum-arc er en elektrisk lysbue, dvs. en meget ioniseret gasudladning, der danner det ønskede materiale ved at fordampe selve katoden.

Katoden består af coatingens basismetal, og anoden er underlaget – dvs. det værktøj, der skal coates. I et vakuumkammer "brændes" katoden, så der dannes en ioniseret plasma, som tiltrækkes anoden. Der tilføres rent kvælstof udefra for at nitridere metallet. Det materiale, der er resultatet af processen, afsættes i tynde, fastklæbende lag. Fin vakuum sikrer, at processen kan udføres ved relativt lave temperaturer på ca. 400 °C, og at coatingen ikke påvirkes af andre stoffer. Det optimale vakuumsystem til denne proces kan sammensættes ud fra en bred vifte af BUSCH produkter.

Inden for materialeteknik er hårdhed et materiales mekaniske egenskab til at modstå mekanisk gennemtrængning af en anden, hårdere genstand. Hårdhed er ikke det samme som styrke. Det henviser til materialets modstandskraft over for at blive deformeret og splittet.

En almindelig metode til måling af hårdhed er at lave en kollision ved en nærmere angivet kraft mellem en testgenstand og pyramideformet diamantspids – da denne ædelsten er det hårdeste materiale, vi kender. Jo hårdere materialet er, desto mindre påvirkes det af pyramiden.

Denne testmetode er opkaldt efter den britiske våbenproducent, Vickers, som udviklede den. Den måler Vickers-hårdheden (VH), og dens måleenhed hedder et Vickers hårdhedstal. Gips har en VH på 1,25. Hårdhedspekteret for stål ligger på ca. 500-1.000 VH. Med en coating med metalnitrid kan der opnås en hårdhedsgrad op til ca. 4.000 VH. VH for diamanter er 10.060.


Tilmeld dig nyhedsbrevet "World of Vacuum"!
Tilmeld dig nu og hold dig selv opdateret med de seneste fascinerende nyheder fra vakuumverdenen.

TILMELD