TAKE CARE, HAVE A COATING! - Rivestimenti utensili · pori metallici per mezzo di una reazione chimica. Il trasporto si ... la sua applicazione ad una vasta tipologia di materiali

TAKE CARE,HAVE A COATING!

RIVESTIMENTIANTIUSURA - ANTIATTRITO

Tale sviluppo ha consentito di migliorare le caratteristiche di que-sta tecnologia, diminuendone nel contempo i punti deboli. Oggi, ad esempio, con l’arco catodico è possibile raggiungere elevati livelli di ionizzazione del plasma grazie all’utilizzo di sor-genti di nuova generazione che, oltre a migliorare la qualità intrin-seca degli strati depositati, consente parallelamente di ridurre ai minimi termini il fenomeno di “droplets” che è da sempre consi-derato l’unico piccolo demerito di questa tecnologia.

Per effetto “droplets” si intende la presenza nello strato deposi-tato di minuscole goccioline di materiale che dopo essere stato evaporato, si è aggregato non in forma atomica.La moderna tecnologia di cui dispone oggi STS, denominata HDP, consente quindi di ottenere strati di rivestimenti quasi “droplet-free”.

BREVI CENNI SULLA TECNOLOGIA DI DEPOSIZIONE

I trattamenti superficiali possono dividersi in due grandi categorie:

• Trattamenti di apporto superficiale, • Trattamenti di modifica superficiale.

I “trattamenti di apporto superficiale” vengono anche deno-minati “rivestimenti” e fra i più noti troviamo i riporti galvanici, in CVD in PVD ed in PACVD. Tra i “trattamenti di modifica superficiale”, solo per citare i più conosciuti, troviamo invece la nitrurazione, la cementazione e l’ossidazione.

Trattamenti di apporto superficialeI rivestimenti consentono la deposizione di composti con pro-prietà intrinseche differenti. I meccanismi di deposizione sono comuni in tutte le varie tecno-logie e si possono schematizzare in tre passi: 1) generazione 2) trasporto 3) deposizione

CVDLa tecnologia CVD (Chemical Vapour Deposition), genera va-pori metallici per mezzo di una reazione chimica. Il trasporto si compie attraverso un’atmosfera di gas reagenti e la deposizione avviene per reazione di tali vapori con la superficie.

PVDPVD Physical Vapour Deposition, (deposizione fisica da fase vapo-re). Nel caso del PVD, la generazione avviene per via fisica evaporando i metalli che vanno a comporre lo strato di rivestimento. Il trasporto dalle sorgenti ai particolari da trattare ha luogo attraverso il plasma (gas ionizzato a bassa pressione). La deposizione è invece favorita dalla presenza di una differenza di potenziale.

La continua sperimentazione di diversi composti per la realizza-zione di nuovi rivestimenti, ha sempre più indirizzato lo sviluppo verso le sorgenti catodiche, al fine di poter depositare leghe di elementi dissimili (p.es. Nitruri di Titanio e Alluminio, Nitruri di Titanio e Silicio, ecc).

Le tecniche PVD sono svariate, ma possono brevemente suddivi-dersi in tecniche a sorgente solida (deposizioni catodiche, come ad esempio l’arco o lo sputtering) e tecniche a sorgente fusa (come ad esempio l’evaporazione per effetto joule o per cannone elettronico).

PACVDPACVD Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition (deposi-zione chimica da fase vapore assistita da plasma).Nel caso del PACVD, la generazione avviene per via chimica. Gli elementi che vanno a comporre lo strato di rivestimento sono forniti sotto forma gassosa e, attraverso reazioni chimiche aiutate dalla presenza del plasma, vengono resi disponibili per la deposizione. Il trasporto ai particolari da trattare avviene attraverso il plasma stesso (gas ionizzato a bassa pressione), mentre la deposizione è agevolata dalla presenza di una differenza di potenziale.La tecnologia PACVD associa i vantaggi del CVD a quelli del PVD e con-sente la deposizione di vari rivestimenti a bassa temperatura (180°C).

TECNOLOGIA STS

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Scratch test: è uno strumento in grado di misurare forza di adesione e aspetti tribologici dei rivestimenti.

IL RIVESTIMENTO PVD

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Il più recente risultato dello sviluppo tecnologico nel campo dei rivestimenti PVD è denominato con l’acronimo di HDP (High Density Plasma). Il nome HDP identifica un evolutissimo sistema di deposizione ad alta densità di plasma che consente di raggiun-gere livelli di performance mai ottenuti prima d’ora. Basato sull’arco catodico, il sistema HDP combina nuove solu-zioni tecniche che permettono la deposizione dei rivestimenti con parametri di processo che prima erano ritenuti impraticabili, ot-tenendo di conseguenza clamorosi risultati come l’eliminazione dei “droplets” (per anni ritenuti come congeniti alla tecnologia

Sezione di rivestimento HDP monostrato.

Sezione di rivestimento HDP composto da 2 differenti strati.

Sistema PVD arco tradizionale

Nuova tecnologia HDP

arco), insieme ad una straordinaria velocità di deposizione (4-5 µm/ora).Prendendo invece in esame la struttura intrinseca dei rivesti-menti, grazie all’eccezionale densità di plasma ottenibile con il sistema HDP si realizzano strati altamente compatti capaci di raggiungere maggiori livelli di durezza pur riuscendo a conserva-re un altrettanto elevato grado di tenacità. HDP si basa su una densità di plasma elevata ottenuta grazie alle nuove sorgenti catodiche combinate ad una polarizzazione pulsata dei particolari da rivestire.

RIVESTIMENTI HDP QUALITÀ STS

La conformità del sistema di Gestione per la Qualità di STS è

riconosciuta ed attestata dalla certificazione UNI EN ISO 9001: 2008.

TECNOLOGIA PA-CVD

Il DLC è un rivestimento innovativo a base Carbonio con ampio spettro di applicazione e permette di fronteggiare pro-blemi legati all’abrasione, allo scorrimento e all’aggressione chimica.

La bassa temperatura di deposizione, la durezza ed il basso coefficiente di attrito lo rendono di estremo interesse.

Viene applicato su particolari finiti mantenendo lo stato di finitura superficiale.

Il DLC viene depositato mediante tecnologia PA-CVD (Plasma Assisted-Chemical Vapour Deposition) che permette di man-tenere bassa la temperatura di deposito e allo stesso tempo di garantire un’ ottima adesione.

RIVESTIMENTO

SUGGERIMENTI

L’elevata durezza ed il basso coefficiente d’attrito nascono dalla simultanea presenza di Carbonio ibridizzato sp2 (Grafite) ed sp3 (Diamante). Funziona molto bene per contatti a secco.

Benefici

• Alta durezza (Resistenza all’abrasione e all’usura)• Basso coefficiente di attrito (scorrevolezza e antiaderenza)• Ottima inerzia chimica (resistenza alla corrosione e all’aggressione chimica di acidi, basi e sali)• Compattezza (impermeabile ai gas, esempio all’ Idrogeno)• Isolante elettrico• Biocompatibile

SUBSTRATI

• Acciai, leghe ferrose in genere• Alluminio e sue leghe• Titanio e sue leghe• Rame e sue leghe (Bronzo, Cu-Be)• Carburi di Tungsteno

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Composizione di base

Tecnologia di deposizione

Microdurezza(HV 0.05)

Coefficiente d’attritocontro 100 Cr 6

Spessore µm (micron)

Temperatura diDeposizione (°C)

Max Temperatura di utilizzo (max °C) Colore

a-C:H sp2-sp3 PA-CVD 1.500 - 3.000 0,05 - 0,1 0,5 - 3 250 400 Nero

(Diamond Like Carbon)

SETTORI DI IMPIEGO

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AUTOMOTIVE E RACING ALIMENTARE

OROLOGERIATESSILE

MEDICALEPOMPE E COMPRESSORISTAMPI E MATRICI

AEROSPAZIALE E MILITARE

AUDIO HI-FI

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TECNOLOGIA MAGNETRON SPUTTERING

Sviluppato per applicazioni tribologiche, WC/C è uno strato composto da lamelle di Carburo di Tungsteno alternate a lamelle di Carbonio amorfo e viene depositato per mezzo della tecnologia Magnetron Sputtering.

Il rivestimento WC/C è dotato di elevata durezza, buona re-sistenza all’usura ed è inoltre antisettico.

Ma la caratteristica per la quale viene apprezzato maggior-mente è il basso coefficiente di attrito che fa di questo stra-to un’eccellente soluzione per prevenire fenomeni adesivi come grippaggio e saldatura a freddo.

A tal proposito con il WC/C si rivestono tutte le parti di scorrimento come ingranaggi motore, alberi a camme, viti per compressori, guide di scorrimento, anelli per cuscinetti a sfera, viti senza fine e tutti gli organi di movimento dove esistono condizioni di scarsa lubrificazione.

Il WC/C è accettato dalla FDA (Food Drugs Administration) e da tempo ormai viene applicato nel settore alimentare su svariate tipologie di particolari quali: lame e dischi per il taglio


Tecnologia dideposizione






Carburo di Tungsteno e Carbonio

MagnetronSputtering 1.300 - 1.500 0,15 1 - 4 <180 350 Antracite

di the e caffè, dosatori e particolari per la movimentazione del tabacco, della pasta e dell’olio.

Il WC/C viene depositato tramite un processo che sviluppa una temperatura non superiore a 180°C e questo consente la sua applicazione ad una vasta tipologia di materiali che vanno dal Titanio e le sue leghe fino ai diversi tipi di acciai con particolare affermazione da parte della gamma degli inossidabili nonché degli acciai da cementazione.

Il WC/C è uno dei rivestimenti ceramici che rispetta i dettami della ISO 10993.

Secondo tale normativa il WC/C viene dichiarato biocompa-tibile e non mostra citotossicità, irritazione cutanea e tossi-cità acuta sistematica.

RIVESTIMENTO

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Tecnologia dideposizione






MoS2MagnetronSputtering - 0,1 1 <100 700 Grigio

TECNOLOGIA PVD MAGNETRON SPUTTERING

è un rivestimento autolubrificante ed anti adesivo a base di MoS2 (Bisolfuro di Molibdeno), e viene prodotto con tecnologia PVD Magnetron Sputtering.Sviluppato in ambito aerospaziale dall’esigenza di trovare un’alternativa ai lubrificanti tradizionali (es: olio, grasso) quando il loro utilizzo non è consentito, ha rivelato eccellenti proprietà tribologiche che lo hanno reso, in seguito, molto interessante per svariati campi d’applicazione.

CARATTERISTICHE TECNICHE

• Rivestimento monofase amorfo autolubrificante basato su MoS2.

• Rivestimento “Soft” con bassissimo coefficiente d’attrito (coefficiente d’attrito in aria secca < 0.05).

• Rivestimento monostrato che può essere combinato con qualsiasi rivestimento duro.

• Spessore funzionale del rivestimento <0.5 µm.

• Temperatura di deposizione <150°C.

• Residui di usura soft, lubrificanti (comportamento “Fail-safe”, cioè non si creano particelle abrasive dal- l’usura del rivestimento).

• Ottimo rodaggio per superfici ruvide (il rivestimento diviene più liscio durante il rodaggio).

• Trasferimento positivo del film lubrificante sul corpo a contatto. • può essere facilmente ri-rivestito. Se necessaria la rimozione è facilmente attuabile.

PERCHÈ IL SI COMPORTA COSÌPer comprendere il meccanismo di scorrimento, bisogna pensare alla struttura cristallina del bisolfuro di molibdeno, che è alla base del .

Come si può vedere nelle illustrazioni sottostanti, la struttu-ra del MoS2 è simile a quella della grafite, con piani di scor-rimento che si orientano nella direzione della sollecitazione, creando così un effetto lubrificante.

Struttura della Grafite Struttura

Corpi a contatto

Strato diCorpi fermi

Corpi in movimento

COMPORTAMENTO MECCANICO DEL

RIVESTIMENTO

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TECNOLOGIA PVD

PLC è l’acronimo di Polymer Like Carbon ed è classificabile come Me-DLC.

È un rivestimento a base Carbonio contenente elementi dopanti metallici e non, in cui il Carbonio è ibridato sia in sp² che sp³ in percentuali variabili e dipendenti dai fattori di deposizione .

PLC è un rivestimento monostrato idrofobo dello spessore di 1 micron e con durezza attorno a 1500 HV.

È possibile depositare questo rivestimento a temperature che variano dai 140°C ai 480° C in funzione delle caratteri-stiche del materiale su cui deve essere riportato.

Il coefficiente d’attrito del valore di 0,1 fa di questo rivesti-mento un’ottima soluzione antiattrito ed antigrippaggio.

È abbinabile e sovrapponibile ad ogni altro rivestimento PVD di STS esaltandone le caratteristiche di ognuno.

È applicabile sulla totalità degli acciai, su Titanio, Rame e loro leghe.


Struttura delrivestimento






Carbonio Monostrato 1.500 0,1 1 140 - 480 300 Grigioscuro

L’impiego del PLC si fa molto apprezzare in settori come quello delle macchine automatiche dove i particolari mec-canici sono soggetti a sfregamento, e nel settore dell’ auto-motive.

RIVESTIMENTO

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Nitruro di Cromo Monostrato 1.800 0,5 1 - 10 140 - 480 750 Grigio chiaro

Il CrN possiede altresì un’ottima resistenza ai carichi ter-mici e si rende perciò interessante anche in impieghi con condizioni di temperature elevate.

Altro elemento di rilievo è la possibilità di depositare il CrN a basse temperature (fino a 180°C) estendendo la sua appli-cazione ad una moltitudine di materiali diversi.

Anche il Nitruro di Cromo è accettato dalla FDA (Food Drugs Administration).

TECNOLOGIA PVD-HDP

Il Nitruro di Cromo, meglio conosciuto come CrN, possiede molteplici importanti caratteristiche che suggeriscono un suo impiego in svariate applicazioni.

Anch’esso, in STS, viene depositato con la recente tecnolo-gia HDP (High Density Plasma) che favorisce la formazione di strati estremamente compatti.

Sebbene il CrN riesca ad esprimere una considerevole durez-za, è dotato di una struttura molto tenace, grazie alla quale è possibile riprodurre stratificazioni con spessori molto più elevati rispetto a tutti gli altri rivestimenti (fino a 15 micron).

Questo vantaggio unitamente all’eccellente resistenza alla corrosione fanno del Nitruro di Cromo una straordinaria barriera all’aggressione chimica ed all’ossidazione.

Il basso coefficiente d’attrito di questo rivestimento consen-te inoltre di ridurre i fenomeni di grippaggio e microsaldatu-re fra superfici in scorrimento.

RIVESTIMENTO

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RIVESTIMENTO








Carbonitruro di Titanio Multistrato 3.500 0,5 1 - 3 350 - 480 350 Rosa

Un ulteriore miglioramento del TiCN lo si è ottenuto svilup-pando una struttura “multilayer” (multistrato) composta da centinaia di stratificazioni diverse che conferiscono un mi-glior controllo degli stress strutturali interni al rivestimento.

Ma la maturazione definitiva del rivestimento TiCN è avve-nuta con l’introduzione in STS del nuovo sistema HDP (High Density Plasma) in grado di perfezionare le peculiarità di questo strato rendendolo ancor più performante.

Come il TiN anche il TiCN risponde alle norme FDA (Food Drugs Administration) e può essere quindi applicato con successo nel campo delle macchine automatiche dedicate alla lavorazione di tabacco o al confezionamento di zucche-ro, pasta o alla lavorazione della carta.

TECNOLOGIA PVD-HDP

Il rivestimento TiCN nasce da uno studio evolutivo del pre-cursore TiN, ereditandone le già apprezzate qualità ma mi-gliorandone alcune caratteristiche.

Difatti, grazie all’introduzione del Carbonio (C) all’interno dello strato, si è riusciti ad ottenere una struttura che offre una durezza superiore del 50 % rispetto a quella del TiN.

In conseguenza a ciò, il rivestimento TiCN garantisce una più elevata resistenza all’usura.

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RIVESTIMENTO

TECNOLOGIA PVD-HDP

Il Nitruro di Titanio meglio conosciuto come TiN, è da decenni presente sul mercato ed occupa ancora oggi una posizione di assoluta importanza nel panorama dei rivesti-menti PVD.

TiN è da sempre un riferimento nel campo dell’asportazio-ne truciolo, ma le sue proprietà suscitano molto interesse anche in tanti altri campi d’applicazione.

Il recente sviluppo da parte di STS della tecnologia HDP (High Density Plasma), ha consentito di migliorare le ca-ratteristiche del TiN, realizzando uno strato dalla superficie molto liscia e compatta, che può essere depositato anche alle basse temperature (150°C).

Se si associano queste nuove condizioni al fatto che il TiN risponde alle norme ISO 10993 (biocompatibilità) e FDA (Food Drugs Administration), si può facilmente intuire come questo rivestimento si riveli un’ ottima soluzione nei settori del medicale, dell’alimentare, delle macchine auto-matiche, del racing, e dei particolari meccanici.








Nitruro di Titanio Monostrato 2.200 0,6 1 - 4 140 - 480 500 Giallo oro

BRESCIASEDE OPERATIVA, LEGALE E AMMINISTRATIVAVia Caporalino, 13/A - 25060 Cellatica (Brescia)Tel. +39.030.2522106 / +39.030.2527777Fax. +39.030.2522636 - www.sts-group.itP. Iva 03156290177Uffici amministrativi: [email protected] commerciali: [email protected]

PADOVASEDE OPERATIVAVia Caltana, 120/C35011 Campodarsego (Padova)Tel. +39.049.9201558 / +39.049.9201903Fax +39.049.9200071Uffici commerciali: [email protected]

BOLOGNASEDE OPERATIVAVia Parini, 1240033 Casalecchio di Reno (Bologna)Tel. +39.051.969882Fax +39.051.969709Uffici commerciali: [email protected]

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