DLC 코팅 기계 가이드: 증착 경로, 주요 사양 및 구매 기준

DLC 코팅 기계: 증착 대상 및 지정 방법

다이아몬드 같은 탄소는 킬로그램 단위로 주문하는 코팅이 아닙니다. 이는 귀하가 의뢰하는 증착 공정이며, 챔버는 해당 방정식에서 하나의 변수일 뿐입니다.

한 달에 40,000개의 경화 펀치를 운영하는 공구 공장에서는 매 분기마다 동일한 패턴을 봅니다. 즉, 절삭날이 연마되고, 버가 자라며, 프레스 작업자가 쉬밍을 시작합니다. 누군가가 최종적으로 공구 송장 옆에 유지보수 일지를 놓았을 때 공구강이 잘못되었다는 결론을 내리는 경우는 거의 없습니다. 표면이었습니다. 에이 DLC 코팅기 몇 마이크로미터 두께의 탄소 필름으로 해당 표면을 고정하기 위해 존재하며, 이를 지정하는 것은 부품의 증착 경로, 공차 및 생산 리듬이 실제로 살아남을 수 있는 챔버 크기보다는 덜 중요합니다.

DLC 코팅 기계가 부품에 적용하는 것

DLC는 다이아몬드 같은 탄소(Diamond Like Carbon)를 의미하지만 이름이 단순함을 지나치게 강조합니다. 챔버가 증착하는 것은 흑연과 같은 sp2 결합과 다이아몬드와 같은 sp3 결합의 비율과 의도적으로 합금된 수소 또는 금속의 비율에서 발생하는 비정질 탄소 필름입니다. 이 비율은 카탈로그 항목이 아닌 프로세스 변수입니다. "DLC"를 실행하는 두 기계는 슬라이딩 접촉에서 전혀 유사하지 않은 필름을 생산할 수 있습니다.

일반적으로 a-C:H로 표기되는 수소화된 DLC는 탄화수소 가스에서 증착되며 일반적으로 15~30GPa 사이에 도달합니다. 수소가 없는 사면체 탄소(ta-C)는 흑연 음극에서 나오며 일반적으로 40GPa 이상으로 더 높습니다. 비교를 위해 경질 크롬은 8~10GPa에 가깝고 DLC의 건식 슬라이딩 마찰 계수는 크롬의 약 0.5에 비해 대략 0.05~0.2 사이입니다. 이 두 가지 숫자는 코팅된 펀치가 코팅되지 않은 펀치보다 고객이 유지 관리 일정에서 알 수 있는 차이만큼 오래 지속되는 이유입니다.

두께는 낙관주의가 비용이 많이 드는 부분입니다. 약 0.5 마이크로미터 미만에서는 마모 수명이 붕괴됩니다. 대략 5마이크로미터 이상에서는 내부 압축 응력이 승리하기 시작하고 필름이 박편으로 박리됩니다. 이는 제조 결함처럼 보이지만 실제로는 몇 달 전에 내린 공정 결정입니다. 생산 DLC는 일반적으로 1~4마이크로미터 사이에 위치하므로 브로셔에 인쇄된 최고 경도 수치보다 배치 전체의 두께 균일성에 더 많은 관심을 기울일 가치가 있습니다.

증착 경로 및 각각의 비용

시중에 나와 있는 대부분의 DLC 코팅 기계는 네 가지 경로 중 하나를 따릅니다. 차이점은 달성 가능한 경도, 기판 온도 및 부품의 기하학적 구조가 어렵거나 치수 허용 오차가 엄격한 경우 공정이 얼마나 관대했는지에서 나타납니다.

일반적인 DLC 증착 경로와 제작 상황이 각각 가장 적합합니다.
경로	탄소원	기판 온도	경도 범위	그것이 유지되는 곳
PECVD(a-C:H)	탄화수소가스	150~250℃	15~30GPa	도구, 주형, 열에 민감한 강철
흑연에서 스퍼터링	고체 흑연 타겟	150~300℃	10~25GPa	정밀부품, 저응력 필름
음극 아크(ta-C)	흑연 음극	100~200℃	40~80GPa	절삭 공구, 마모가 심한 접점
하이브리드 아크와 스퍼터링	흑연과 금속 타겟	150~250℃	15~40GPa	자동차 및 슬라이딩 부품용 도핑된 DLC

경로 선택은 일반적으로 기판이 견딜 수 있는 최대 온도와 더 부드러운 필름이 필요한지 아니면 더 단단한 필름이 필요한지 여부라는 두 가지 제약 조건에 따라 결정됩니다. 60HRC의 강화된 베어링 레이스와 얇은 알루미늄 브래킷은 동일한 열 예산을 공유하지 않습니다. 동일한 필름 화학을 전체에 적용할 수 있습니다. 강철, 탄화물 및 알루미늄 기판 바이어스 전압을 조정하고 금속 중간층을 추가함으로써 인터페이스 디자인이 탄소층 자체만큼 신중하게 논의되는 이유입니다.

기계가 돈을 갚을지 여부를 결정하는 숫자

사양서는 협상 문서입니다. 이는 각각 작업 현장의 돈과 연결되기 때문에 서면으로 적어둘 가치가 있는 가치입니다.

접착 등급: HF1 또는 HF2의 로크웰 압입 결과는 생산 등급입니다. HF3 및 HF4는 중간막이나 세척 단계가 제대로 작동하지 않음을 의미합니다.
두께 균일성: 사용 가능한 랙 영역 전체에서 ±5%가 양호하고 10%가 허용됩니다. 느슨한 부분은 배치 외부 부분의 조기 마모로 나타납니다.
사이클 시간: 펌프다운, 이온 식각, 증착 및 냉각이 결합됩니다. 매번 400개의 부품을 사용하는 90분 사이클이 120개 부품을 사용하는 40분 사이클을 능가합니다.
부하 용량: 챔버 부피가 아닌 사용 가능한 코팅 영역을 기준으로 측정됩니다. 약한 고정 장치가 있는 큰 챔버는 소형 챔버보다 수용력이 적습니다.
기판 온도 상한: 허용 범위의 중간이 아닌 허용 범위의 상단에서 기계가 수행하는 작업입니다.
소스 및 타겟 수명: 음극 또는 타겟이 변경되기 전 배치 수와 해당 변경으로 인해 생산이 중단되는 기간.
배치 간 반복성: 6주 간격으로 코팅된 동일한 부품은 몇 GPa 및 10분의 1마이크로미터 내에 도달해야 합니다.

경도 테스트를 통과했지만 스크래치 테스트에 실패한 코팅은 하드 코팅이 아닙니다. 이미 배송된 부품에 대한 지연된 보증 청구입니다.

경도는 인용하기 가장 쉬운 수치이지만 그 자체로는 가장 적은 정보를 제공합니다. 2,000회 스트로크 후에 부서지는 45GPa 필름은 200,000회 스트로크를 유지하는 20GPa 필름보다 더 나쁩니다. 따라서 승인 테스트는 경도와 스크래치 테스트, Rockwell 접착력 확인 및 실제 부품 형상에 대한 실제 마모 시험을 결합해야 합니다.

작업 현장의 변화

챔버 자체는 주변 인프라보다 공간을 덜 차지합니다. 중간 규모의 DLC 시스템은 펌핑 패키지, 전원 공급 장치 및 냉각기를 포함하여 약 15~30제곱미터를 차지하지만 실제 설치 공간에는 로드 및 언로드 영역, 설비 보관 벽 및 청소 스테이션도 포함됩니다. 이러한 클리닝 스테이션은 일반적으로 코터가 아닌 실제 병목 현상을 발생시킵니다.

기본 압력, 작동 압력 및 가스 순도는 유지 관리 상식이 아닌 프로세스 변수입니다. 5 x 10-4 Pa에 도달하는 챔버는 여전히 부품을 코팅하지만 잔류 수증기로 인해 필름의 수소 함량이 바뀌고 배치가 적격 레시피에서 멀어집니다.

부품 준비는 DLC에 대한 불만의 가장 일반적인 원인입니다. 지문, 절삭유 잔류물 및 산화물 층은 예상보다 더 자주 플라즈마 에칭에서 살아남습니다. 귀하의 공정에 코터 앞에 제어된 세척 라인이 없다면 예산을 책정하십시오. 이는 기계 비용의 일부를 차지하며 기계 탓으로 돌리는 대부분의 접착 실패를 방지합니다.

DLC는 수리 방식이 아닌 얇은 필름입니다. 다이에서 이미 50마이크로미터의 마모된 재료가 손실된 경우 코팅을 해도 치수가 복원되지 않으며 잘못된 마감재로 재연마된 표면을 코팅하면 며칠 내에 접착력이 저하됩니다.

사용하는 부품에 기계 연결

기판은 코팅보다 구성에 대해 더 많은 것을 결정합니다. 세 가지 광범위한 그룹이 대부분의 구매자를 포괄하며, 제조업체는 다음과 같습니다. PVD 및 DLC 진공 코팅 장비 빌더 일반적으로 챔버 견적을 내기 전에 어느 것이 귀하의 생산량을 대표하는지 묻습니다.

절삭 공구 및 성형 다이

엔드밀, 드릴, 탭, 펀치 및 성형 다이는 모두 단단하고 마찰이 적은 탄소층의 이점을 활용하지만 높은 접착력과 코발트 확산을 제한하기 위해 카바이드의 경우 세심한 중간층이 필요합니다. ta-C 경도가 더 부드러운 필름을 깨뜨리는 중단된 절단 부하를 견디기 때문에 음극 아크 기계가 이 부문을 지배합니다. 가장자리 반경 준비는 코팅만큼 중요합니다. 날카롭고 연마되지 않은 가장자리는 응력을 집중시켜 조기에 파손됩니다.

의료 및 수술 장비

수술용 칼날, 줄, 내시경 부품에는 반복적인 멸균을 통해 단단하고 윤활성이 있으며 화학적으로 안정한 필름이 필요합니다. 많은 기구용 합금이 아크 공정에서 생성되는 표면 온도를 견딜 수 없기 때문에 일반적으로 저온 PECVD 경로가 적합합니다.

자동차 및 기계식 변속기

연료 분사기 부품, 태핏, 피스톤 링, 기어 및 베어링은 도핑된 DLC를 사용하여 모재 경도를 변경하지 않고 마찰을 줄입니다. 이러한 부품은 일반적으로 부피가 크고 기하학적 구조가 일정하므로 공정 유연성보다 부하 용량과 사이클 시간이 더 중요합니다.

서명하기 전에 해결해야 할 질문

서면으로 질문하고 답변을 구매 주문서에 첨부해 두십시오. 답변을 통해 공장 견학보다 공급업체에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

어떤 기판, 어떤 표면 상태가 배치의 80%를 차지합니까?
부품이 견딜 수 있는 최대 기판 온도는 얼마이며, 그 한계에서 기계는 어떻게 작동합니까?
필름 두께는 생산 중 어떤 샘플에서, 어떤 빈도로 어떻게 측정됩니까?
어떤 접착 표준이 적용됩니까? Rockwell HF 등급, 스크래치 테스트 부하 또는 둘 다?
명시된 부하에서 보장된 사이클 시간은 얼마이며, 설비를 설계하고 소유하는 사람은 누구입니까?
음극 또는 타깃 변경 중에는 어떤 일이 발생하며, 생산이 얼마나 오랫동안 중단됩니까?
어떤 부품이 소모품이고, 배치당 비용이 얼마이며, 해당 지역의 리드 타임은 얼마나 됩니까?
첫 번째 코팅 시도가 합의된 수치를 놓치면 승인은 어떻게 보일까요?

코팅 장비 계약에서 가장 비싼 조항은 모호한 승인 기준입니다. 챔버를 설치한 후가 아닌 보증금을 지불하기 전에 샘플 부품, 테스트 방법 및 합격 임계값을 정의하십시오.

시운전 및 처음 3개월

DLC 코팅 기계는 첫 주에 정격 출력에 도달하는 경우가 거의 없습니다. 첫 번째 달은 일반적으로 세척 매개변수를 설정하고, 에칭 단계를 확인하고, 각 주요 부품 형상에 허용 가능한 접착력을 제공하는 바이어스 전압을 찾는 데 사용됩니다. 건물 밖으로 절대 나가지 않는 샘플을 코팅해야 하며 프로세스 엔지니어는 증착 설정보다 표면 준비에 더 많은 시간을 소비할 것으로 예상합니다.

배송 전 할 수 있는 가장 유용한 일은 잘 다듬어진 테스트 쿠폰보다는 생산 부품을 보내는 것입니다. 광택이 나는 쿠폰은 거의 모든 접착 테스트를 통과합니다. 원래의 열처리와 실제 가장자리 반경을 갖춘 마모된 펀치는 기계가 비용을 지불하는 부품에 대해 실제로 무엇을 할 수 있는지 알려줍니다.

현실적인 램프: 첫 번째 달에는 정격 출력의 30%, 두 번째 달에는 60%, 세 번째 달에는 전체 생산이 이루어지며 모든 단계에서 문서화된 두께 및 접착력 검사가 기록됩니다.

DLC 코팅 기계를 선택하려면 부품에 필요한 필름, 견딜 수 있는 온도, 고객이 수용할 반복성이라는 세 가지 질문이 필요합니다. 이에 응답하면 구성이 거의 자동으로 수행됩니다. 이를 건너뛰면 챔버는 광택 마감 처리된 불량품을 생산하는 데 매우 비용이 많이 드는 방법이 됩니다. 이 권리를 얻는 제조업체는 카탈로그에서 가장 큰 시스템을 구매하지 않습니다. 그들은 이미 잘 만드는 방법을 알고 있는 부품과 프로세스 창이 일치하는 제품을 구입합니다.

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