Smart coating-roadshow-feb-2015-slijtvast-patrick-cosemans

download Smart coating-roadshow-feb-2015-slijtvast-patrick-cosemans

of 28

  • date post

    16-Jul-2015
  • Category

    Technology

  • view

    300
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Smart coating-roadshow-feb-2015-slijtvast-patrick-cosemans

  • Slijtvaste coatings via droge technieken Protect your Product Sirris Roadshow 12, 17 and 24 februari 2015 Patrick Cosemans Smart Coating Application Lab

  • Slijtage

    2.03.15 2 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    ongewenste verandering van oppervlak en afmetingen

    als gevolg van wrijving

    gepaard gaande met materiaalafname

    aan het oppervlak

  • Slijtage

    2.03.15 3 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    Abrasief hoge belasting Abrasief lage belasting Adhesief

    Erosief Vermoeiing

  • Hoe slijtagetype bepalen

    2.03.15 4 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • Slijtage

    2.03.15 5

    Wordt bepaald door een groot aantal factoren die met elkaar interageren Samenstelling basismateriaal

    Hardheid, E-modulus, spanningen, rekgrens, Procesparameters

    Belasting, tegenlichaam, snelheid, frequentie, hoek, Omgevingsfactoren

    Temperatuur, vochtigheid, Oppervlak

    Hardheid, wrijvingsweerstand, samenstelling, ruwheid,

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • Slijtage tegengaan

    2.03.15 6 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    Smering om wrijving te verminderen? Ja, maar

  • Verschillende coating mogelijkheden Diffusielagen

    (in het oppervlak) Deklagen

    (op het oppervlak) Chromeren Vanaderen Kolsteriseren Nitreren Carboneren Anodiseren Fosfateren Ionenimplantatie Oppervlakteharding

    Lakken, verven Thermisch spuiten Lasercladden Oplassen Elektrolytisch proces Stroomloos proces PVD CVD Hybride coatings Sol-gel

  • Overzicht coatingtechnieken

  • Dikke coatings: vergelijking

    Karakteristiek Oplassen lasercladden Thermisch spuiten

    opmenging 5-60 % 5-10 % geen

    Warmte-inbreng hoog Laag (lokaal) laag

    hechting metallisch metallisch mechanisch

    porositeit Geen Geen 0,5-20 %

    impactbestendigheid Hoog Hoog Laag-gemiddeld

    Dikte basismateriaal > 5 mm > 1 mm > 0,5 mm

    laagdiktebereik 1 10 mm 0,1 2 mm 0,1 2mm

    materiaalcombinaties Elektrisch geleidend, metalen metalen metalen, legeringen, keramiek, polymeren

  • Thermisch spuiten: werkwijze Gesmolten deeltjes (van poeder of draad) worden op een oppervlak

    gespoten met hoge snelheid Oppervlak grondig reinigen en opruwen (mechanische hechting) Vermijden bij toepassingen met scherpe randen Manueel of gerobotiseerd Lage substraattemperatuur (geen vervorming, opmenging of

    structuurverandering) Verschillende technieken (temperatuur en snelheid van de deeltjes)

  • Thermisch spuiten: technieken

    2.03.15 11 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    Eigenschap Draad vlam-

    spuiten

    Poeder vlam-

    spuiten

    Boog-spuiten (ARC)

    Plasma-spuiten (APS)

    HVOF spuiten

    Koud spuiten

    Tpoeder (C)

  • Thermisch spuiten: toepassingen

    2.03.15 12 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    Afdichtingloopvlakken Kogelafsluiters Hydraulische zuigerstangen in

    de offshore ter bescherming van zeewatermilieu.

    Reparaties of maatcorrecties Lagers voor landingsgestel Procesrollen in papier, glas en

    staalindustrie Implantaten

  • Dunne coatings: vergelijking Karakteristiek PVD PACVD CVD

    laagdikte 0,5 8 m 1 - 8 m 1 50 m

    depositietemperatuur 150 450C 150 450C 800 1100C

    hechting Mechanisch - chemisch Mechanisch -

    chemisch Chemisch - diffusie

    porositeit Geen Geen Geen

    Type depositie Unidirectioneel multidirectioneel Multidirectioneel

    Hardheid 1000 3500 HV 1000 3000 HV 2500-3000 HV

    T-stabiliteit Tot 1100C Tot 300C (DLC) Tot 1000C

    materiaalcombinaties Metalen, keramisch Metalen, keramisch Metalen, keramisch

    substraatmateriaal Brede range, ook gehard Brede range, ook

    gehard Beperkt (hardmetalen)

  • PVD (Physical Vapour Deposition)

    Verdampen Sputteren Proces in vacumkamer Reactief proces door toevoeging van gas (O2, N2)

    Oxide & keramische slijtvaste coatings Line-of-sight technologie roteren van 3D-producten nodig geen nabewerking nodig Coating dikte typisch 1- 5 m Prijs afhankelijk van #producten /batch

    Target Materiaal

    Ag Au Cu Pt Ni Co Mg Cr Mn Al Mo V Zr Ta Ti W Si C

  • PVD (Physical Vapour Deposition)

    2.03.15 15 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    ARC evaporatie

    Hoge energie Snel Druppelvorming o.a. slijtvast

    HIPIMS

    Hoge energie Inwendig coaten Zeer hoge kwaliteit o.a. 3D geometrien

    Magnetron sputteren

    Lagere energie Trager Hoge kwaliteit o.a. optisch

  • PVD (Physical Vapour Deposition) Typische coatings slijtvast

    Coating TiN TiCN TiCrN CrN AlCrN AlTiN AlTiCrN

    Hardheid HV 2500 2800 2200 2300 3000 3500 3200 Wrijvingscof. Tegen staal 0,55 0,3 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55

    Gebruikstemp. 500 300 500 700 1000 700 850

    Hot hardness

  • PVD (Physical Vapour Deposition)

    2.03.15 17

    Toepassingen extrusie spuitgieten Snijgereedschappen machinecomponenten Omvormgereedschappen

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • CVD (Chemical Vapour Deposition)

    2.03.15 18

    Coatings worden aangebracht vanuit een gasmengsel.

    Voordeel van conforme 3D coating, intern en complexe vormen

    Thermisch CVD is bekendste maar nadeel van hoge temperatuur beperkte set van substraten

    Toepassingen in snijgereedschappen, omvormen Beperkte set van slijtvaste coatings

    TiN Ti(B,C,N) TiCN Ti(C)N-TiC-TiN Al2O3

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • CVD (Chemical Vapour Deposition)

    2.03.15 19

    WC-coatings CVD depositie bij 400-600C Gewone staalsoorten komen in

    aanmerking om gecoat te worden

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    CVD WC

  • PACVD (plasma assisted vapour deposition) depositie vanuit organo-

    metallische gassen en koolwaterstofgassen (silaan, acethyleen, ) in gesloten reactor

    Plasma zorgt voor activatie gas Deklaagdikte enkele m Depositietemperatuur 150-

    450C diamantachtige lagen,

    polymeerlagen

    20 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be

  • PACVD

    2.03.15 21

    DLC (Diamond-like carbon) Combinatie van slijtvastheid en lage wrijving Combinatie met PVD mogelijk Decoratief Lagere gebruikstemperatuur (350C)

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • PACVD: de ene DLC is de andere niet

    2.03.15 22 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • PACVD + PVD: toepassingen

    2-3-2015 Sirris | www.sirris.be | info@sirris.be | 23

    Piston pin Bearing pins

    Fuel injection pump parts Cam shafts

  • Analyse technieken

    2.03.15 24

    Labotesten Abrasietester (slijtage) Krastester (hechting, spanningen) Calotester (dikte) HRC-indentatie (hechting, spanningen)

    Fieldtesten blijven de ultieme test

    Specifieke omgevingsfactoren procesparameters

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • Om te onthouden

    2.03.15 25

    Welk slijtagemechanisme zit in mijn proces

    Wat zijn de materiaalkarakteristieken en omgevingsfactoren tijdens gebruik (temperatuur, gehard staal, belasting,)

    Zeer veel variatie in coatings en eigenschappen Het is niet omdat een testcoating faalt dat coatings geen

    oplossing kunnen zijn

    Laat u bij de keuze bijstaan door experten (kenniscentra en bedrijven)

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • Referenties

    2.03.15 26

    Corrosiebestendige en slijtvaste oppervlaktelagen door oplassen en thermisch spuiten vm 108

    Oerlikon Balzers Hauzer Techno Coating http://www.machinerylubrication.com/Read/468/wear-rate-maintenance Advanced Coating http://www.csm-instruments.com/de/Vickers-indentation-using-CSMs-Micro-

    Scratch-Tester ASM Specialty handbook: Tool Materials Hardide Coating Advanced Surface Technology, Per Moller & LP Nielsen, 2012

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • +32 498 91 94 63

    Patrick.cosemans@sirris.be

    Patrick Cosemans Senior Project Engineer Smart Coating Application Lab

    2.03.15 sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

  • http://www.sirris.be

    #sirris http://www.linkedin.com/company/sirris

    2.03.15

    http://techniline.sirris.be

    sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

    Slijtvaste coatings via droge techniekenSlijtageSlijtageHoe slijtagetype bepalenSlijtageSlijtage tegengaanVerschillende coating mogelijkhedenOverzicht coatingtechniekenDikke coatings: vergelijkingThermisch spuiten: werkwijzeThermisch spuiten: techniekenThermisch spuiten: toepassingenDunne coatings: vergelijkingPVD (Physical Vapour Deposition)PVD (Physical Vapour Deposition)PVD (Physical Vapour Deposition)PVD (Physical Vapour Deposition)CVD (Chemical Vapour Deposition)CVD (Chemical Vapour Deposition)PACVD (plasma assisted vapour deposition)PACVDPACVD: de ene DLC is de andere nietPACVD + PVD: toepassingenAnalyse techniekenOm te onthoudenReferentiesSlide Number 27Slide Number 28