La tecnologia HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) fa parte del portafoglio di ingegneria di Hauzer dal 2006. Inizialmente, questa tecnologia sembrava rilevante soprattutto per le applicazioni con utensili. Oggi HiPIMS si è ritagliata una solida quota di mercato anche nei rivestimenti tribologici e decorativi. In questo articolo, gli esperti HiPIMS di Hauzer condividono i recenti sviluppi dei rivestimenti HiPIMS con deposizione fisica in fase di vapore (PVD) in tutti e tre i mercati.
La tecnologia Hipims sui sistemi di rivestimento Hauzer
Ciò che rende HiPIMS unico è che combina i migliori aspetti delle tecnologie PVD ad arco e sputter . I rivestimenti HiPIMS sono lisci, densi e quasi privi di difetti rispetto ai rivestimenti ad arco. Il vantaggio della tecnologia HiPIMS è che può raggiungere un tasso di ionizzazione >20 volte superiore allo sputtering . I rivestimenti risultanti hanno una struttura più densa e paragonabili ai rivestimenti ad arco. Il modo in cui funziona HiPIMS è che utilizza impulsi brevi e ad alta energia per generare ioni metallici, responsabili della differenza nella crescita e nelle proprietà del rivestimento.
Con una macchina Hauzer dotata del modulo di potenza per HiPIMS, hai la libertà di sintonizzare e programmare la forma dell’impulso, l’ampiezza, la frequenza e la potenza secondo i tuoi desideri. L’alimentatore consente inoltre un controllo preciso della durata e della potenza dei treni di impulsi: impulsi appositamente programmati che si susseguono in rapida successione. Le impostazioni ottimali sono specifiche per ciascun rivestimento e maggiore è il controllo che si ha sugli impulsi, maggiore è la possibilità di ottimizzare le caratteristiche del rivestimento risultante.
Hipim per applicazioni tribologiche: una scelta esclusiva
Il tipo di rivestimento dominante per le applicazioni tribologiche è la famiglia dei rivestimenti in carbonio idrogenato simile al diamante (DLC). Sono duri e hanno un basso coefficiente di attrito. Tuttavia, ci sono due inconvenienti: sopra i 300°C, i legami sp3 in questi rivestimenti si trasformano in legami sp2, rendendo il rivestimento più morbido e usurabile. I rivestimenti DLC idrogenati diventano anche meno resistenti all’usura negli ambienti lubrificati in cui il lubrificante include MoDTC, un additivo comune. “Per molte applicazioni, questi inconvenienti non contano”, afferma Geert-Jan Fransen, Product Manager. “Ma se è necessario rivestire fasce elastiche o altri componenti specifici, lo fanno. Una scelta di rivestimento migliore per queste applicazioni è il DLC privo di idrogeno, solitamente carbonio amorfo (aC) o carbonio amorfo tetraedrico (ta-C).”
I rivestimenti in carbonio privi di idrogeno hanno una resistenza alla temperatura fino a 400-450ºC in atmosfera normale, il che amplia enormemente la gamma di applicazioni del DLC. Possono essere utilizzati anche in presenza del MoDTC. Geert-Jan: “Quale tecnologia di deposizione scegliere dipende dalla vostra applicazione.” Con CARC+ è possibile depositare rivestimenti aC e ta-C velocemente, ma con una certa ruvidità. Se i tuoi componenti possono essere lucidati, la ruvidità iniziale di solito non è un problema. Se ciò non è possibile, ad esempio nel caso di forme complesse, è meglio depositare il rivestimento nel modo più liscio possibile utilizzando lo sputtering HiPIMS.
“Esistono modi più semplici per applicare buoni rivestimenti”, afferma Geert-Jan. “Ma se hai bisogno del meglio, allora non c’è nulla che possa sostituire HiPIMS. I rivestimenti in carbonio HiPIMS richiedono tempi di ciclo più lunghi e un’architettura di rivestimento complessa, ma la loro levigatezza, il basso attrito e la resistenza all’usura sono imbattibili”.
Hipim per rivestimenti di utensili: sempre più in ascesa
Nei rivestimenti per utensili , HiPIMS sta conquistando quote di mercato sulla tecnologia ad arco e sputter convenzionale, e per diverse buone ragioni. “La levigatezza è spesso un fattore decisivo, perché i trattamenti successivi agli utensili possono essere difficili e costosi”, afferma Louis Tegelaers, Product Manager. “Soprattutto per la maschiatura, i microutensili e la foratura profonda, i rivestimenti più lisci sono essenziali per la rimozione dei trucioli.” Altri vantaggi di HiPIMS per i rivestimenti degli utensili rispetto ai rivestimenti ad arco:
- I rivestimenti possono essere depositati in strati più spessi con minore stress
- Struttura del rivestimento cristallino fine, rispetto ai rivestimenti sputter convenzionali
- Controllo della temperatura di processo più semplice, rispetto ai rivestimenti ad arco, soprattutto su microutensili (diametro <1 mm) che si surriscaldano facilmente
- Non è necessario alcun post-trattamento rispetto ai rivestimenti ad arco
Il processo di rivestimento per utensili di precisione di fascia alta consiste in un pre e post trattamento, oltre al processo di rivestimento vero e proprio. Per HiPIMS, il costo del rivestimento stesso è leggermente più elevato perché il tasso di deposizione è inferiore. Ciò è compensato dalla ridotta necessità di post-trattamento. Louis: “Spesso la qualità aggiuntiva vale la pena.”
Lavoriamo costantemente per migliorare la produttività delle nostre configurazioni HiPIMS. Per utensili grandi o lunghi, o per volumi elevati di utensili più piccoli, l’utilizzo della macchina più grande possibile riduce il costo per rivestimento. Ecco perché, in Hauzer, offriamo la tecnologia HiPIMS per gli utensili non solo nelle nostre macchine Hauzer Flexicoat® 850 , ma anche nei nostri sistemi più grandi.
HiPIMS per deco: nuovi affascinanti colori
Hauzer ha una lunga storia nella produzione di rivestimenti decorativi , con una tecnologia matura e comprovata. Ma le nuove tecnologie offrono spesso nuove opzioni di colore. Andreas Fuchs, Responsabile della tecnologia di processo: “Con HiPIMS , abbiamo creato colori che non erano mai usciti prima dalle nostre macchine sputter o ad arco. Siamo sicuri di avere qualcosa di speciale qui. I clienti hanno già mostrato interesse per i nostri campioni e alcuni hanno già programmato gli aggiornamenti richiesti”.
Oltre al potenziale di tendenza di questi nuovi rivestimenti decorativi, sono più lisci, presentano meno difetti e possono essere più uniformi rispetto ad altri tipi di rivestimento. Gli ingegneri del processo deco stanno attualmente lavorando per industrializzare ulteriormente questi nuovi rivestimenti. Andreas: “I clienti interessati potranno acquistare una macchina Hauzer configurata per queste nuove gamme di colori. Anche le persone che già possiedono macchine Hauzer potranno creare questi rivestimenti con un pacchetto di aggiornamento tecnico”. L’obiettivo è offrire i nuovi rivestimenti anche sulla macchina Hauzer Flexicoat® 1500, poiché si tratta della macchina più produttiva nel mercato dei sanitari, della ferramenta per porte e dei beni di lusso.
I rivestimenti HiPIMS rosa e lavanda sono ancora nelle fasi iniziali. Presso il Competence Center Hauzer Venlo sarà presto disponibile una macchina per il campionamento. “Se sei curioso delle nuove gamme di colori o hai altre idee su cosa vuoi fare con un rivestimento decorativo HiPIMS, contattaci!” invita Andreas. “Stiamo aprendo opportunità per testare una varietà di materiali target.”