Metoda PVD – fyzikální nanášení povlaků

Proces probíhá mezi elektrodou – obrobkem. Elektroda je vyrobena z kovu a tvoří jednu složku vytvářeného povlaku a pracovní plyn (případně i více plynů), tvoří druhou složku (případně další složky) vytvářeného povlaku. Materiál odpařený z elektrody vyrobené např. z technicky čistého titanu (tvořícího jednu složku vytvářeného povlaku) je v doutnavém výboji plynu ionizován, ionty kovu jsou urychlovány směrem k povrchu obrobku a během cesty mezi elektrodami reagují s atomy pracovního plynu např. technicky čistého dusíku (tvoří druhou složku vytvářeného povlaku). Pracovní teplota procesu povlakování je maximálně 550 °C.

PVD povlakem je možné při obrábění docílit zvýšení řezných rychlostí a posuvů a tím zproduktivnit výrobu, zvýšit životnost nástroje, obrábění za sucha nebo s minimálním chlazením nebo těžko obrobitelných materiálů.

Zařízení pro vytváření povlaků PVD se skládá z:

• ovládací a řídící jednotky,

• reaktivní komory (v níž probíhá vlastní proces povlakování),

• zásobníků pracovních plynů,

• napájení,

• systému vakuových vývěv.

Obr. 1: Zařízení pro vytváření povlaků metodou PVD

a) schéma, b) konkrétní provedení (otevřená pracovní komora)

1 – napájecí zdroj, 2 – odpařený materiál, 3 – pracovní (reaktivní) komora, 4 – elektroda z odpařovaného materiálu, 5 – zásobník pracovních plynů, 6 – zásobník neutrálního plynu, 7 – systém vakuových vývěv, 8 – přípravek s obrobky, 9 – řídicí a ovládací jednotka, 10 - plazma

Do pracovního prostoru reaktivní komory, v níž je umístěn přípravek s obrobky a elektroda z odpařovaného materiálu, je přiváděn pracovní plyn, případně více plynů, které tvoří složky nanášeného povlaku. Jakost a tloušťka naneseného povlaku závisí na čistotě materiálu elektrody, čistotě pracovních plynů, době nanášení, teplotě v reaktivní komoře, velikosti napájecího napětí a proudu. Vytvářené povlaky jsou homogenní, mají rovnoměrnou tloušťku a vysokou soudržnost se základním materiálem.

Při použití metody PVD je předpokladem úspěšného nanesení povlaku dokonalé očištění povrchu součásti, na kterém se povlak vytváří. Platí stejná pravidla jako pro metodu CVD.

Obr. 2: Příklady povlakovaných nástrojů

Poznatky:

• Původní tvar součásti zůstane po nanesení povlaku exaktně nezměněn, rozměry se zvětší o tloušťku nanesené vrstvy (u nástrojů bývá nanesená vrstva tloušťky 4–8 μm).

• Trvanlivost břitu nástroje s povlakem TiN závisí na druhu a tvrdosti základního materiálu, čím je vyšší tvrdost základního materiálu, tím je vyšší i trvanlivost břitu.

• Po přeostření opotřebeného břitu nástroje s povlakem TiN je jeho trvanlivost ještě 1,5 krát vyšší než u nepovlakovaných nástrojů.

• U vrtáků s povlakem TiN je tvrdost nanesené vrstvy 2000 HV, nástroje mají čtyřikrát větší trvanlivost než nepovlakované nástroje. Můžeme u nich zvýšit řeznou rychlost až o 100 %. Díry mají lepší jakost obrobeného povrchu.

Zdroje

• ŘASA, Jaroslav, Přemysl POKORNÝ a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie 3 - 2. díl. 2. vyd. Praha: Scientia, 2005, 221 s. ISBN 80-718-3336-3.

Obrázky:

• Obr. 1, 2: ŘASA, Jaroslav, Přemysl POKORNÝ a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie 3 - 2. díl. 2. vyd. Praha: Scientia, 2005, 221 s. ISBN 80-718-3336-3.
• Obr. 3: AUTOR NEZNÁMÝ. http://www.mmspektrum.com/ [online]. [cit. 22.1.2015]. Dostupný na WWW: http://www.mmspektrum.com/content/image/gallery/011_2014_101_1414675195/liss_obr_07.jpg
• Obr. 4: AUTOR NEZNÁMÝ. http://www.mmspektrum.com/ [online]. [cit. 22.1.2015]. Dostupný na WWW: http://www.mmspektrum.com/content/image/gallery/011_2014_101_1414675195/liss_obr_08.jpg
• Obr. 5: AUTOR NEZNÁMÝ. http://www.mmspektrum.com/ [online]. [cit. 22.1.2015]. Dostupný na WWW: http://www.mmspektrum.com/content/image/gallery/011_2014_101_1414675195/liss_obr_09.jpg

Video:

• Archiv společnosti SHM, s.r.o.

Přílohy