Verified technology of c-BN based coatings preparation by PVD methode, namely physical methods, with a hardness of over 50 GPa

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F47976519%3A_____%2F18%3AN0000002" target="_blank" >RIV/47976519:_____/18:N0000002 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://shm-cz.cz/predstaveni-spolecnosti-shm/projekty-podporou-eu/" target="_blank" >https://shm-cz.cz/predstaveni-spolecnosti-shm/projekty-podporou-eu/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Ověřená technologie přípravy povlaků na bázi c-BN pomocí PVD, tedy fyzikálních metod, s tvrdostí přes 50 GPa

Original language description

Hlavním výsledkem projektu je ověřená technologie přípravy povlaků na bázi c-BN pomocí PVD. Jedná se o technologii, která kombinuje napařování nízkonapěťovým obloukem z kovových terčů (vysoce ionizované částice kovu) a magnetronové naprašování z keramických terčů (zdroj boru). Abychom mohli efektivně odprašovat bor, byl vyvinut nový typ magnetronové katody, která lépe odvádí teplo, a tudíž jsme mohli dosáhnout vysokých výkonů na magnetronové katodě. Tím jsme docílili kvalitního naprašování z keramických terčů, vysoké rychlosti růstu a přesné stechiometrie povlaků a tím pádem i stabilního řízení procesu ve výrobě. Jako komerčně nejúspěšnější se ukázal povlak AlCrN/BN, který byl již zaveden do portfolia povlaků firmy SHM s obchodním názvem BIGAAN. Povlak má široké využíti v obrábění různých materiálů (litina, kalená ocel, slitiny Inconel, nerez) a je vhodný v různých aplikacích (frézování, vystružování aj.). Dalším vyvinutým povlakem je např. TiB2, který je vhodný na obrábění titanových a hliníkových slitin. Úspěšné zakomponování boru do standardních povlaků významně zvýšilo životnost nástrojů a způsobilo generační výměnu předchozích povlaků.

Czech name

Ověřená technologie přípravy povlaků na bázi c-BN pomocí PVD, tedy fyzikálních metod, s tvrdostí přes 50 GPa

Czech description

Hlavním výsledkem projektu je ověřená technologie přípravy povlaků na bázi c-BN pomocí PVD. Jedná se o technologii, která kombinuje napařování nízkonapěťovým obloukem z kovových terčů (vysoce ionizované částice kovu) a magnetronové naprašování z keramických terčů (zdroj boru). Abychom mohli efektivně odprašovat bor, byl vyvinut nový typ magnetronové katody, která lépe odvádí teplo, a tudíž jsme mohli dosáhnout vysokých výkonů na magnetronové katodě. Tím jsme docílili kvalitního naprašování z keramických terčů, vysoké rychlosti růstu a přesné stechiometrie povlaků a tím pádem i stabilního řízení procesu ve výrobě. Jako komerčně nejúspěšnější se ukázal povlak AlCrN/BN, který byl již zaveden do portfolia povlaků firmy SHM s obchodním názvem BIGAAN. Povlak má široké využíti v obrábění různých materiálů (litina, kalená ocel, slitiny Inconel, nerez) a je vhodný v různých aplikacích (frézování, vystružování aj.). Dalším vyvinutým povlakem je např. TiB2, který je vhodný na obrábění titanových a hliníkových slitin. Úspěšné zakomponování boru do standardních povlaků významně zvýšilo životnost nástrojů a způsobilo generační výměnu předchozích povlaků.

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)

Project

<a href="/en/project/EG15_018%2F0004426" target="_blank" >EG15_018/0004426: Industrial technology for preparation of PVD coatings with high hardness.</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2018

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

PVD povlak BIGAAN

Numerical identification

—

Technical parameters

Ačkoliv jsme nenalezli přímou metodu na prokázání přítomnosti kubické (c-BN) a hexagonální fáze (h-BN), díky měření vzniklých vazeb (existence BN) a mechanických vlastnosti (vysoká tvrdost přes 50 GPa a vysoké vnitřní napětí přes |-5| GPa) jsme nepřímo prokázali vznik c-BN. Vazby ve formě h-BN nemají takové mechanické vlastnosti. Přítomnost BN vazeb v povlacích nitridů přechodových kovů měla významný vliv na jejich vlastnosti. Např. u AlCrN/BN se zvýšila plastická tvrdost o 10 GPa, kleslo vnitřní napětí na |-2| GPa, změnila se orientace růstu krystalových zrn a jejich velikost se zmenšila hodnotu do 10 nm.

Economical parameters

PVD povlak BIGAAN: Průmyslově uplatněn na osových řezných nástrojích a špičkových odvalovacích frézách. V první pol. roku 2019 představují tržby kolem 2% z oblasti osových nástrojů a 50% z oblasti odvalovacích fréz = velmi rychlý nástup nového povlaku. Nominálně by mohly tržby do konce roku dosáhnout až 3 mil Kč. Povlak BIGAAN dosahuje vynikajících výsledků, proto je možné požadovat vyšší cenu než u běžných povlaků = vyšší ziskovost. Pro období 2020 až 2021 očekáváme vyšší podíl na úrovni 10% z celkových tržeb, tedy kolem 15 mil Kč ročně. Povlak BIGAAN snižuje náklady uživatelů a zvyšuje produktivitu obrábění.

Application category by cost

—

Owner IČO

47976519

Owner name

SHM, s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

—

Web page

https://shm-cz.cz/predstaveni-spolecnosti-shm/projekty-podporou-eu/