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Recubrimientos
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07/10/2013
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Recubrimientos PVD........................................................................2
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La deposición en fase de vapor es fundamentalmente una técnica de recubrimiento de vaporización que supone una transferencia de material
a nivel atómico. Es un proceso alternativo a la galvanoplastia. El proceso
es similar a la deposición química de vapor (CVD, por sus siglas en inglés), salvo que las materias primas y precursores, es decir, el material
que va a ser depositado, comienza en forma sólida, mientras que en la
CVD, los precursores son introducidos a la cámara de reacción en estado
gaseoso.
¿Cómo funciona la deposición en fase de vapor?
Los procesos de PVD se llevan a cabo en condiciones de vacío. El proceso consiste en cuatro etapas:
1. Evaporación:duranteestaetapa,unobjetivo,consistenteenelmaterial
que se deposita, se bombardea a través de una fuente de alta energía como un haz de electrones o iones. Este suelta los átomos de la
superficie del objetivo, "vaporizádandolos".
2. Transporte: este proceso consiste simplemente en el movimiento de
átomos "vaporizados" del objetivo al substrato a recubrir y, en general, será un proceso directo.
3. Reacción: cuando los recubrimientos son óxidos de metales, nitruros,
carburos y otros materiales similares, el objetivo es el metal. Los
átomos de metales reaccionan con el gas apropiado durante la etapa de transporte.
4. Deposición: este es el proceso de formación de recubrimiento en la superficie del sustrato.
¿Para qué se utilizan los recubrimientos PVD?
Los recubrimientos PVD se utilizan por muchas razones. Algunas de las
principales son:
•
Mejora de la dureza y resistencia al desgaste
•
Reducción de la fricción
•
Mejora la resistencia a la oxidación
El uso de tales recubrimientos tiene por objeto mejorar la eficiencia a
través de un mejor rendimiento y mayor vida útil de los componentes.
Deposición en fase de vapor
(PVD, por sus siglas en inglés)
También pueden permitir a componentes recubiertos funcionar en ambientes en los que un componente no recubierto no hubiese podido
funcionar de otro modo.
Ventajas del proceso de deposición en fase de vapor
•
Los materiales se pueden depositar con propiedades mejoradas en
comparación con el material del substrato
•
Se puede utilizar casi cualquier tipo de material inorgánico, así
como algunos tipos de materiales orgánicos
•
El proceso es más ecológico que procesos como la galvanoplastia
Aplicaciones
Los recubrimientos PVD se utilizan generalmente para mejorar la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la oxidación. Por lo tanto,
tales recubrimientos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones,
tales como la aeroespacial, automoción, medicina y cirugía, troqueles y
moldes para todo tipo de procesamientos de materiales, herramientas
de corte, ...
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Recubrimientos PVD
DME ha adquirido la licencia para un nuevo recubrimiento de superficie para
herramientas y piezas de metal de la empresa estadounidense Micro Surface Inc. que
queremos presentarle bajo el nombre LAMCOAT ®.
Este recubrimiento de superficie (bastante único en Europa) es en muchos sentidos una
excelente adición a los recubrimientos de material duro PVD como nitruro de titanio
(TiN) o nitruro de cromo (CrN), y se pueden utilizar en todos los metales duros y blandos.
El recubrimiento se ha desarrollado para viajes espaciales y se ha aplicado y probado
allí durante años en condiciones extremas en todos los elementos móviles de las piezas
eléctricas, hidráulicas y mecánicas. En los EE.UU. lo aplican las empresas de servicios, y
se están desarrollando continuamente nuevas aplicaciones.
Una característica clave de LAMCOAT® es la reducción considerable de la fricción
en aproximadamente un 70% dependiendo de la aplicación y el uso, así como las
excelentes propiedades de lubricación resultante y deslizamiento.
LAMCOAT ® es un recubrimiento suave a base de tungsteno-disulfuro que se aplica
a temperatura ambiente con un espesor de entre 0,0005 y 0,0015 mm.
LAMCOAT® se utiliza en muchas industrias por todo EE.UU., tales como:
• Tecnología de plásticos
• Tecnología de conducción
• Industria automovilística • Hidráulica
• Tecnología de prensado • Ingeniería eléctrica
• Industria de rodamientos de bola
• Viajes especiales
• Construcción de maquinaria
• Industria aeronáutica
• Tecnología de corte
Aplicaciones LAMCOAT®
Tecnología de plásticos
2. Tiempo de ciclo
Debido a la reducción de la fricción, se puede conseguir un tiempo de ciclo más corto
y/o, en función del material, se puede reducir la temperatura de inyección de manera
que el tiempo de ciclo se puede acortar. Esto demostró mediante pruebas exhaustivas
realizadas en los EE.UU. en las que casi todos los materiales comunes mostraron una
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1. Eyección
LAMCOAT® reduce la resistencia a la fricción, resultando en
•
Menor fuerza necesaria
•
Menores costos de energía
•
Reducción o incluso ausencia de cortes de formas
•
Superficies de piezas de alto grado ya que se minimiza el riesgo de deformación
Recubrimientos
Recubrimientos PVD
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reducción del tiempo de ciclo en relación con las ventajas mencionadas en el punto 1.
Más información disponible si se solicita.
3. Piezas móviles
Todas las piezas móviles, tales como correderas, expulsores así como vástagos y boquillas
de molde, se pueden recubrir con LAMCOAT® y no es necesario un mantenimiento
cuando se usan adecuadamente.
4. Inocuidad
En los EE.UU. el recubrimiento LAMCOAT® ha obtenido la certificación de inocuidad para
los campos de producción en los que se utilizan materiales recubiertos con LAMCOAT®
para la fabricación de productos para la industria alimentaria y farmacéutica.
Tecnología de prensado
Debido a su excelentes propiedades de lubricación y deslizamiento, LAMCOAT® se
utiliza en los procesos de prensado y embutición. LAMCOAT® puede considerarse
así como una adición al recubrimiento PVD.El tiempo de prensado de las matrices y
mandriles de embutición recubiertos de PVD se incrementa por el uso de LAMCOAT®
gracias a su mejor lubricación y propiedades de deslizamiento. Al mismo tiempo, el uso
de lubricantes y grasas se puede reducir. El recubrimiento ofrece ventajas en el uso de
todos los materiales tales como la chapa de acero, todas las aleaciones y las chapas no
ferrosas y chapas recubiertas.
No es necesario realizar trabajos de mantenimiento con los elementos móviles en las
herramientas de prensado, como correderas u otros elementos funcionales, así como
los cojinetes y vástagos recubiertos. En este caso se recomiendan especialmente los
cojinetes de acero laminado con recubrimiento LAMCOAT®. Como se sabe, los cojinetes
de acero laminado con recubrimiento de bronce tienen una vida útil más larga que los
cojinetes de acero tradicional. Además, con la combinación de materiales de clavos guía
de acero recubierto de bronce y recubrimiento LAMCOAT®, las propiedades de la guía se
mejoran y el tiempo de prensado (vida útil) aumenta.
Industria de rodamientos de bola
Los rodamientos de bolas y rodillos se pueden recubrir antes de la instalación o una vez
montados con LAMCOAT®. Con la reducción de la fricción, la generación de calor puede
reducirse incluso con cargas pesadas. Además, en muchos casos se puede prescindir de
más lubricación de modo que no es necesario el mantenimiento de los rodamientos de
bolas.
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Puntos de apoyo mecánicos
El uso de LAMCOAT® para el movimiento radial o axial de la máquina o piezas de esta
puede conducir a no tener que realizar un mantenimiento en los puntos de apoyo.
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Recubrimientos PVD
Herramientas de corte
En la tecnología actual de recubrimiento, un recubrimiento de material duro de PVD,
como TiN, CrN u otros, significa la tecnología más puntera. LAMCOAT® provoca una
mayor reducción de la fricción y reduce el proceso de soldadura a través de una
mejor retirada de los desperdicios del corte.
Especificaciones LAMCOAT®
LAMCOAT® is a tungsten–disulfide based soft coating. El proceso de recubrimiento
LAMCOAT® se produce a temperatura ambiente: no se produce una deformación o
cambio de la estructura de la superficie. El recubrimiento tiene lugar sin necesidad de
añadir aditivos químicos o aglomerantes. The coating makes a molecular connection.
Espesor del recubrimiento
LAMCOAT®: el espesor de este recubrimiento es de entre 0,0005 y 0,0015 mm. El
recubrimiento se aplica uniformemente a todas las superficies. El recubrimiento es de
color azul/gris y tiene un aspecto cambiante dependiendo de la superficie de la parte
recubierta.
Rango de temperatura
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LAMCOAT® se puede utilizar desde -273 °C hasta aproximadamente 400 °C (para
períodos cortos, hasta 652 °C). Cuando se utiliza en un vacío: 10-10 mbar - 188ºC hata
+1316 ºC.
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Recubrimientos PVD
Información
Estabilidad química
•
•
•
•
LAMCOAT® es químicamente neutro, resistente a la corrosión y no tóxico.
Se puede aplicar a todas las superficies metálicas fijas.
Es resistente a la mayoría de los disolventes, gasolina y compuestos de cloro.
Se ve afectado por el ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico, así como por lejías
alcalinas cáusticas calientes.
• LAMCOAT® es resistente a la corrosión pero no puede evitar que los materiales
de soporte no corrosivos se vean afectados.
Compatibilidad
LAMCOAT® se utiliza con éxito en combinación con aceites petroquímicos y
lubricantes, lubricantes sintéticos, lubricantes de silicio y fluidos hidráulicos.
Puede juntarse con lubricantes e intentar formar y mantener una capa hidrodinámica.
Aplicamos los siguientes recubrimientos de material duro PVD:
LAM – A (CrN)
LAM – B (TiN)
LAM – C (TiCN)
LAM – D (TiAlN)
Ahorros y mayor calidad a través de un recubrimiento de material duro específico
de producto:
Se utiliza un recubrimiento de material duro en función del uso y la tarea. Se ha
demostrado que es clave aplicar el recubrimiento correcto de material duro en la
superficie "correcta".
Tecnología de plásticos
En este caso, se consigue una ventaja al utilizar recubrimientos de material duro, en
particular, LAM-A (CrN) y LAM-B (TiN). Los recubrimientos se aplican a contornos afilados,
total o parcialmente, así como a elementos móviles como correderas, eyectores, etc.
Tecnología de prensado
Los mejores resultados se han logrado con LAM-A (CrN) y LAM-B (TiN) cuando el
recubrimiento se orienta hacia el material que se debe procesar, como chapas de acero
inoxidable, metales no ferrosos, aceros con o sin recubrimiento. El recubrimiento ofrece
claras ventajas cuando se aplica sobre cojinetes de corte y perforación de orificios, así
como en piezas móviles de tecnología de deformación.
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Tecnología de corte
También en este caso se puede utilizar uno de los posibles recubrimientos PVD
dependiendo de la zona de aplicación. Se puede obtener un mayor grado de utilización,
un incremento en la velocidad de corte y avance, y una calidad de superficie mejorada
para todas las herramientas de fresado, torneado o perforación.
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Recubrimientos PVD
Ventajas especiales del recubrimiento LAMCOAT®:
Las principales características del recubrimiento LAM-A (CrN) son la excelente fuerza de
adherencia y alta abrasión. La superficie azul metálico tiene un coeficiente de fricción
particularmente bajo que se puede mejorar mediante un pulido adicional. El recubrimiento es especialmente útil en el formado de metales y las tecnologías de plásticos.
Hoy en día los recubrimientos de material duro se aplican en instalaciones modernas
para temperaturas desde 200 °C.
Recubrimiento LAMCOAT®
Este tipo de recubrimiento se ha desarrollado en los EE.UU. para los viajes espaciales
y desde entonces ha sido utilizado en muchas áreas de la mecánica, la electrónica e la
hidráulica. LAMCOAT® es un recubrimiento suave con base de disulfuro de tungsteno
aplicado a temperatura ambiente y un espesor de entre 0,0005 y 0,0015 mm. Este recubrimiento reduce la fricción hasta en un 70% dependiendo de la aplicación. Este recubrimiento de superficie con excelentes propiedades lubricantes y de deslizamiento es
en muchos casos el elemento adicional ideal para recubrimientos de material duro PVD.
Áreas de aplicación
... Para piezas mecánicas/dinámicas:
•
Formación de metales: herramientas de formación y prensado de embutición para
trabajar metales no ferrosos y aceros cromo-níquel
•
Carreras internacionales: incremento efectivo del rendimiento en un 10% recubriendo las trasmisiones
Uncoated
LAM-A (CrN)
LAM-A (CrN)+ LAMCOAT®
Stamping time comparison:
Example: Drawing ring of material 1.2379 hardness 62 HRC
Drawing region in material flow direction highly polished,
3.0 mm steel sheet, active diameter ǿ 90 mm, drawing depth 60 mm.
Uncoated and with LAM-A (CrN) coating
lubricated with drawing oil.
With LAM-A (CrN) plus LAMCOAT® drawing was carried
out only with the corrosion protection of the strip
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PP
1061 mm
1098 mm +3,3%
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Quantity
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Información
Recubrimientos PVD
•
•
•
•
Soporte para grandes prensas: reduce la temperatura interna en un 20% aproximadamente mediante la reducción de la fricción
RodamientosUncoated
de bolas para aplicaciones de vacío de altura y gran altura
Rodamientos de bolas especiales: mejoría funcional
LAM-A
(CrN)
Elementos de bomba:
aumento
de la rentabilidad mediante la reducción de la fricción
LAM-A (CrN)+ LAMCOAT®
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0
45 0
.0
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60 0
.0
0
75 0
.0
0
90 0
.0
10 00
5.
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12 0
0.
0
13 00
5.
0
15 00
0.
00
0
... Para herramientas de moldeado por pulverización:Quantity
Rápido llenado de cavidades
Para la mayoría de los plásticos una fuerza de retirada baja
Reducción de la temperatura de la herramienta
Stamping
comparison:
Reducción del tiempo
detime
ciclo
Example:
Drawing
ring ofde
material
1.2379 hardness 62 HRC
Se necesitan utilizar
menos
medios
separación
Drawing region in material flow direction highly polished,
Aumento de la seguridad
en la producción
3.0 mm steel sheet, active diameter ǿ 90 mm, drawing depth 60 mm.
Sin cambios en la
geometría
de la
pieza
al retirarla
Uncoated
and with
LAM-A
(CrN)
coating
Menos residuos lubricated with drawing oil.
With LAM-A (CrN) plus LAMCOAT® drawing was carried
out onlyformación
with the corrosion protection of the strip
... Para herramientas
Reducción de las cantidades de lubricante
Aumento de la vida útil
1061 mm
1098 mm +3,3%
PP
1044 mm
1077 mm +3,2%
ABS
998 mm
1046 mm +4,6%
POM+UV GF
983 mm
1021 mm +3,9%
PE
902 mm
932 mm +3,4%
PC
PETG-Copolyester
PMMA
683 mm
709 mm +3,7%
PS impact resistant
PS transparent
754 mm
823 mm +9,1%
495 mm
521 mm +8,3%
495 mm
PEI unreinforced 521 mm +5,1%
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Uncoated
663 mm
683 mm +3,1%
LAMCOAT®
coated
Improvement in %
A study of the
Western Washington
University, USA
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Filling study
Injection molding tool with spiral geometry:
3 – 9% increase per flow path length
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