Technologia wytwarzania powłok DLC w oparciu o cechy diamentu i grafitu
WuzetemWuzetem, dostawca stalowych komponentów precyzyjnych do pojazdów, maszyn i urządzeń, wykorzystuje zaawansowane rozwiązania, by stale rozwijać możliwości produkcyjne. Spółka wdrożyła technologię wytwarzania powłok DLC, które łączą wysoką twardość typową dla diamentu, z niskim współczynnikiem tarcia, właściwym dla grafitu. Ten rodzaj powłoki, którą pokrywane są igły rozpylacza, zapewnia większą odporność na zużycie oraz mniejsze opory ruchu, co prowadzi do wydłużenia żywotności rozpylacza.
Nazwa DLC jest skrótem z angielskiego diamond-like carbon. W wolnym tłumaczeniu oznacza węgiel diamentopodobny. Poza cenionymi w jubilerstwie właściwościami optycznymi diament jest najtwardszym znanym ludzkości materiałem. W diamencie każdy atom węgla połączony jest silnymi wiązaniami kowalencyjnymi z dokładnie czterema innymi atomami. Tetraedryczne ułożenie wiązań tworzy sztywną, trójwymiarową sieć, która jest gwarantem wysokiej twardości. Z kolei każdy atom grafitu ma tylko trzy wiązania kowalencyjne. Atomy tworzą płaszczyzny, które mogą łatwo przesuwać się pomiędzy sobą. Dzięki takiej budowie grafit jest miękki i zapewnia dobre właściwości smarne oraz niski współczynnik tarcia. W powłokach DLC występują zarówno wiązania charakterystyczne dla diamentu, jak i dla grafitu.
– Spośród różnych metod nakładania powłok DLC, w Wuzetem zdecydowaliśmy się na metodę PACVD, czyli chemiczne osadzanie z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym. Zastosowanie plazmy obniża temperaturę procesu i pozwala nałożyć równomierne powłoki na częściach o skompilowanych kształtach. W wytworzonej przy powierzchni igieł plazmie, cząsteczki acetylenu ulegają rozpadowi, a pochodzące z tego rozpadu atomy węgla zostają osadzone na powierzchni igły – mówi Piotr Pawluk, specjalista ds. Metalografii w Wuzetem.
Zanim powierzchnia igły rozpylacza zostanie powleczona powłoką DLC, jest poddana precyzyjnemu szlifowaniu, które zapewnia bardzo niską chropowatość. Następnie igły są poddawane azotowaniu jarzeniowemu, by osiągnąć gradient twardości pomiędzy twardą stalą, a jeszcze twardszą powłoką. W kolejnym kroku wytwarzana jest międzywarstwa krzemu, płynnie przechodząca we właściwą powłokę DLC. To zapewnia najlepszą adhezję, czyli przyczepność powłoki.
– Przy użyciu kalotestera mierzymy grubość powłoki w wybranych miejscach na igle. Istotnym sprawdzianem jest test zarysowania. Do tego celu wykorzystujemy precyzyjne urządzenie, które diamentowym wgłębnikiem wykonuje rysę w powłoce, przy równomiernie wzrastającym obciążeniu. Jednocześnie, zapisywana jest siła tarcia, emisja akustyczna i profil rysy. Na tej podstawie, w połączeniu z obrazem mikroskopowym, oceniamy adhezję powłoki, czyli siłę przylegania do podłoża. Kolejne testy obejmują pomiar twardości powłoki oraz symulację warunków pracy. Pozytywne wyniki wszystkich wykonanych testów dopuszczają igły do dalszego procesu produkcyjnego oraz gwarantują wysoką jakość wyrobu – wyjaśnia Piotr Pawluk.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Mniej niż grubość włosa
Grubość nakładanych powłok jest kilkadziesiąt razy mniejsza niż grubość ludzkiego włosa, a ma znaczący wpływ na właściwości powierzchni igły. To dzięki zastosowaniu powłoki DLC na igle rozpylacza możliwe jest między innym zwiększenie odporności na zużycie przez tarcie i zmniejszenie oporów ruchu. Ponadto znacznie poprawia się odporność na korozję, zmniejsza się przyczepność zanieczyszczeń, co w konsekwencji prowadzi do wydłużenia żywotności rozpylacza.
Powłoki pod pełną kontrolą
Po nałożeniu powłoki DLC na igłę rozpylacza produkt jest poddawany szczegółowemu procesowi kontroli. Mierzy się grubość powłoki, wykonuje test zarysowania, pomiar twardości oraz ocenę wpływu symulowanych warunków pracy. Reprezentatywna partia igieł przechodzi ocenę wizualną, która pozwala wykluczyć obecność ewentualnych defektów.
– Przy użyciu kalotestera mierzymy grubość powłoki w wybranych miejscach na igle. Istotnym sprawdzianem jest test zarysowania. Do tego celu wykorzystujemy precyzyjne urządzenie, które diamentowym wgłębnikiem wykonuje rysę w powłoce, przy równomiernie wzrastającym obciążeniu. Jednocześnie, zapisywana jest siła tarcia, emisja akustyczna i profil rysy. Na tej podstawie, w połączeniu z obrazem mikroskopowym, oceniamy adhezję powłoki, czyli siłę przylegania do podłoża. Kolejne testy obejmują pomiar twardości powłoki oraz symulację warunków pracy. Pozytywne wyniki wszystkich wykonanych testów dopuszczają igły do dalszego procesu produkcyjnego oraz gwarantują wysoką jakość wyrobu – mówi Piotr Pawluk.
Wuzetem sukcesywnie rozwija park maszynowy, a urządzenie do wytwarzania powłok DLC oraz urządzenia badawcze są jednymi z ostatnich inwestycji firmy. Szczegółowy proces technologiczny nakładania powłok został zaprojektowany i wdrożony specjalnie na potrzeby igieł do rozpylaczy, które są wykorzystywane do produkcji flagowych rozpylaczy.
Źródło: Wuzetem
