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

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

<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

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

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

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The main result of the project is a proven technology for the preparation of c-BN based coatings using PVD methode. It is a technology that combines low-voltage arc deposition from metal targets (highly ionized metal particles) and magnetron sputtering from ceramic targets (boron source). In order to efficiently dedust the boron, a new type of magnetron cathode has been developed that better dissipates heat, and therefore we have been able to achieve high performance on the magnetron cathode. In this way, we achieved high-quality sputtering from ceramic targets, high growth rates and precise stoichiometry of coatings, and thus stable process control in production. AlCrN / BN coating, which has already been introduced into SHM's portfolio under the trade mark BIGAAN, proved to be the most commercially successful. The coating is widely used in machining of various materials (cast iron, hardened steel, Inconel alloys, stainless steel) and is suitable in various applications (milling, reaming, etc.). Another developed coating is eg. TiB2, which is suitable for machining of titanium and aluminum alloys. Successful incorporation of boron into standard coatings significantly increased tool life and caused the generational exchange of previous coatings.

Druh

Z_tech - Ověřená technologie

CEP obor

—

OECD FORD obor

10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)

Projekt

<a href="/cs/project/EG15_018%2F0004426" target="_blank" >EG15_018/0004426: Průmyslová technologie přípravy PVD vrstev s vysokou tvrdostí.</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2018

Kód důvěrnosti údajů

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.

Interní identifikační kód produktu

PVD povlak BIGAAN

Číselná identifikace

—

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

47976519

Název vlastníka

SHM, s.r.o.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

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