Liste der Sputtering-Targets für Werkzeugbeschichtungen

Einführung

Sputtertargets spielen eine Schlüsselrolle bei der Herstellung dünner Schichten für Werkzeugbeschichtungen. Dieser Artikel befasst sich mit verschiedenen Targets, die zur Verbesserung der Lebensdauer und Leistung von Schneid- und Formwerkzeugen eingesetzt werden. Jeder Abschnitt enthält klare Angaben zur Materialleistung, einschließlich typischer Härtewerte, Verschleißfestigkeit und allgemeiner Beispiele aus der Praxis.

Titannitrid

Titannitrid verleiht vielen Werkzeugen eine harte und robuste Oberfläche. Es wird häufig als Beschichtung für Schneidwerkzeuge verwendet. Seine Härte kann etwa 25-30 Gigapascal erreichen. Viele Werkstätten verwenden es, um die Lebensdauer eines Werkzeugs zu verlängern. Außerdem bietet es einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Daher haben mit Titannitrid beschichtete Werkzeuge in der Regel eine bessere Leistung bei hohen Temperaturen. Viele Hersteller berichten von einer besseren Verschleißfestigkeit. Die Beschichtung verleiht den Werkzeugen eine leuchtend goldene Farbe, die manche Kunden ebenfalls attraktiv finden.

Titan-Aluminium-Nitrid oder Titan-Aluminium-Nitrid

Titan-Aluminium-Nitrid bietet eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und thermische Stabilität. Durch die Zugabe von Aluminium kann die Beschichtung bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung besser eingesetzt werden. Werkzeuge können auch bei höheren Temperaturen eine längere Lebensdauer erreichen. Die typische Härte kann bei dieser Verbindung 30 Gigapascal überschreiten. Viele Werkzeughersteller haben deutliche Vorteile bei der Reduzierung des Werkzeugverschleißes festgestellt. Das Material lässt sich einfach durch Sputtern auftragen und bietet ein gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis.

Chromnitrid

Chromnitrid wird wegen seiner geringen Reibung und gleichmäßigen Leistung in verschiedenen Umgebungen geschätzt. Dieses Target ergibt in der Regel eine Beschichtung mit guter Korrosionsbeständigkeit. Bei harten Anwendungen glänzt es durch seine Verschleißfestigkeit. Die Beschichtung kann sowohl auf Formen und Gesenken als auch auf Schneidwerkzeugen eingesetzt werden. Chromnitrid bietet eine zuverlässige Leistung. Viele Produktionslinien verwenden dieses Material, um Ausfallzeiten aufgrund von Werkzeugversagen zu verringern.

Zirkoniumnitrid

Zirkoniumnitrid ist sowohl für seine Leistung als auch für seine Ästhetik bekannt. Werkzeuge mit dieser Beschichtung bieten eine verschleißfeste Oberfläche und ein unverwechselbares goldenes Aussehen. Es hat eine mittlere Härte und eignet sich gut für weniger aggressive Bearbeitungen. Viele Handwerker und Ingenieure bevorzugen Zirkoniumnitrid, wenn bei ihren Werkzeugen sowohl das Aussehen als auch die Funktion eine Rolle spielen. Es wird häufig in Branchen verwendet, die sowohl eine lange Lebensdauer als auch ein professionelles Finish erfordern.

Tantal-Nitrid

Tantalnitrid bietet eine Reihe von einzigartigen Vorteilen. Es erhöht die Härte und wirkt außerdem als Diffusionssperre. Dieses Target wird manchmal für Werkzeuge verwendet, die einen zusätzlichen Schutz gegen chemische Reaktionen benötigen. Anwender in der Halbleiter- und Energieindustrie haben Tantalnitrid als nützlich empfunden. Seine hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit macht es zu einem guten Kandidaten für die Unterstützung von Werkzeugen, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind.

Vanadiumnitrid

Vanadiumnitrid ist für seine hervorragende Verschleißfestigkeit und erhöhte Härte bekannt. In einigen Fällen kann die Härte mit der von Titannitrid konkurrieren. Es wird bei Werkzeugen für schwere Beanspruchung eingesetzt. Vanadiumnitrid-Beschichtungen bieten eine zusätzliche Schutzschicht bei anspruchsvollen Anwendungen. In der Praxis verringert der Einsatz von Vanadiumnitrid die Reibung und verlängert die Lebensdauer von Werkzeugen in der Automobil- und Metallumformungsbranche.

Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis: Diamantartiger Kohlenstoff, Titankarbid und Chromkarbid

Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis sind in verschiedenen Formen erhältlich und bieten einzigartige Vorteile. Diamantähnlicher Kohlenstoff steht im Mittelpunkt, wenn extreme Härte und geringe Reibung erforderlich sind. Seine Eigenschaften ahmen bis zu einem gewissen Grad den natürlichen Diamant nach. Sie wird häufig auf Kunststoff- oder Metallwerkzeuge aufgebracht, die starkem Verschleiß ausgesetzt sind. Titankarbid und Chromkarbid sorgen für zusätzliche Zähigkeit und chemische Beständigkeit. Bei einigen Schneidwerkzeugen wird eine Mischung aus diesen Materialien verwendet, um die Leistung zu optimieren. Das Ergebnis ist eine ausgewogene Beschichtung, die sowohl Haltbarkeits- als auch Kostenkriterien erfüllt.

Mehrschicht- und Nanokomposit-Targets

Mehrschicht- und Nanokomposit-Targets kombinieren verschiedene Materialien für verbesserte Eigenschaften. Sie helfen dabei, die Vorteile mehrerer Verbindungen in einer Beschichtung zu vereinen. Einige Schichten verbessern die Oxidationsbeständigkeit, während andere Schichten die Härte erhöhen. Dieser Ansatz kann zu Beschichtungen mit hervorragenden thermischen und mechanischen Eigenschaften führen. Viele fortschrittliche Fertigungseinrichtungen haben sich für Mehrschichtoptionen entschieden, wenn ein einzelnes Ziel nicht alle Anforderungen erfüllt. Nanokomposite verringern auch das Risiko der Rissbildung in der Beschichtung. Die Technologie ist zwar etwas teurer, lohnt sich aber oft bei Präzisionsanwendungen.

Kriterien für die Targetauswahl

Die Auswahl des richtigen Sputtertargets ist ein sorgfältiger Prozess. Zu den Faktoren gehören der Verwendungszweck des Werkzeugs, die gewünschte Härte und die Betriebstemperatur. In vielen Fällen müssen die Angaben zum Reibungskoeffizienten berücksichtigt werden. Ein weiteres Augenmerk liegt auf der Schichthaftung. Eine gute Wahl ist die Methode der Sputtering-Beschichtung. Weitere Faktoren sind Kosten, Umweltverträglichkeit und Verfügbarkeit. In vielen Studien berichten Ingenieure von einer verbesserten Produktion, wenn das Ziel mit den spezifischen Leistungsdaten übereinstimmt. Praktische Erfahrung und praktische Tests sind der Schlüssel zur richtigen Entscheidung. In der Praxis bedeutet ein gut ausgewähltes Target weniger Werkzeugausfälle und geringere Produktionskosten.

Fazit

Es gibt eine Vielzahl von Sputtertargets, die den Anforderungen der Werkzeugbeschichtung gerecht werden. Jedes Material hat seine Berechtigung. Titannitrid und Titanaluminiumnitrid bieten für viele Schneidwerkzeuge eine überragende Härte. Chromnitrid und Zirkoniumnitrid eignen sich für wichtige Anwendungen und bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Verschleißfestigkeit und Aussehen. Tantalnitrid und Vanadiumnitrid sorgen für zusätzliche chemische und thermische Beständigkeit in aggressiven Umgebungen. Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis und mehrschichtige Targets verschieben die Grenzen dessen, was ein einzelnes Material leisten kann. Weitere Informationen erhalten Sie bei Stanford Advanced Materials (SAM).

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Vorteil von Titannitrid-Beschichtungen?
F: Titannitridbeschichtungen erhöhen die Härte, verringern die Reibung und verlängern die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen.

F: Wie verbessern Mehrlagenbeschichtungen die Leistung?
F: Mehrschichtige Beschichtungen sorgen für ein Gleichgewicht zwischen Härte und Oxidationsbeständigkeit, indem sie die besten Eigenschaften verschiedener Materialien kombinieren.

F: Warum sollten Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis für Werkzeuge gewählt werden?
F: Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis bieten extreme Härte und geringe Reibung und eignen sich für Anwendungen mit hohem Verschleiß.