Powlekanie CVD i PVD faktycznie znajduje zastosowanie w pokrywaniu narzędzi
skrawających.

Techniki wytwarzania powłok metodami CVD

polegają na osadzaniu materiału powłokowego z

fazy gazowej w konsekwencji zachodzących w nich reakcji chemicznych. Stanowią one zatem

kontynuacje technologii

obróbki cieplno – chemicznej

w atmosferach gazowych, a ogniwem

pośrednim pomiędzy nimi są procesy metalizacji dyfuzyjnej.

Metodami CVD

wytwarza się najczęściej twarde i odporne na ścieranie a także na korozję

powłoki węglików, azotków, węglikoazotków i oraz tlenków metali na podłożach stalowych,

ceramicznych oraz metalach wysokotopliwych.

Powłoki takie znalazły szerokie zastosowanie w pokrywaniu narzędzi skrawających oraz narzędzi
do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco – przyczyniając się do wielokrotnego podwyższenia
ich trwałości.

Powlekanie CVD:

Tradycyjne procesy CVD prowadzone są w szczelnych, ogrzewanych oporowo retortach, przy
ciśnieniu atmosferycznym lub obniżonym ciśnieniu atmosfery obróbczej wytwarzanej najczęściej
na bazie związków halogenków metali (lotnych w temperaturze procesu). Ponadto w skład
atmosfer reaktywnych chemicznie wchodzie mogą: amoniak jako nośnik azotu, metan jako nośnik
węgla, wodór jako gaz silnie redukujący oraz azot jako obojętny chemicznie gaz nośny.

Parametrami, które wpływają na przebieg procesu są: temperatura, skład chemiczny oraz
warunki przepływu reagentów przez retortę.

Reakcje zachodzące w atmosferze gazowej są aktywowane cieplnie, zatem temperatura
niezbędna dla efektywnego przebiegu procesu musi być wysoka (900 – 950 °C). Wysoka
temperatura i niska wydajność procesu ograniczają zakres i możliwości zastosowania
tradycyjnych pomimo bardzo dobrego przylegania warstw do podłoża, w przeciwieństwie do
powłok wytwarzanych w procesach PVD.

Wpływ powlekania CVD na stal:

Tradycyjne metody CVD dobrze sprawdzają się we wszystkich tych przypadkach, gdzie proces
nakładania powłoki jest ostatnim zabiegiem technologicznym i pomimo wysokiej temperatury nie
wpływa destrukcyjnie na strukturę i właściwości mechaniczne materiału podłoża. Szeroko
wykorzystuje się je w pokrywaniu azotkiem tytanu narzędzi oraz segmentów (płytek)
skrawających wykonanych z węglików spiekanych, a także dla wytworzenia szczelnych i gęstych

warstw Al2O3 na narzędziach i ceramicznych elementach konstrukcyjnych wykonanych ze

spiekanego korundu.

W przypadku wyrobów stalowych, po procesie CVD należy przeprowadzić obróbkę cieplną
(hartowanie i odpuszczanie) w celu utwardzenia podłoża, czego efektem są zawsze istotne
odkształcenia hartownicze.

Wobec niewielkiej grubości nałożonych powłok (kilka do kilkunastu µm) oraz braku możliwości
ostatecznej korekty wymiarów poprzez szlifowanie, tradycyjnych metod CVD nie można stosować
w przypadku narzędzi skrawających i innych precyzyjnych matryc i stempli wykonanych ze stali
narzędziowych (np. szybkotnących).

Powlekanie PVD:

Procesy fizycznego osadzania powłok z fazy gazowej

(PVD)

nieodłącznie związane są z

rozwojem techniki próżniowej i w swych tradycyjnych wersjach wykorzystują dwie podstawowe
metody zmiany stanu skupienia materiału powłokowego:



odparowanie lub sublimację



rozpylanie pod wpływem innych niż cieplne wymuszeń fizycznych

Początkowe techniki PVD wykorzystywano na skalę przemysłową dla nanoszenia błyszczących
powłok metalicznych na lustra i odbłyśniki reflektorów.

W laboratoriach materiałoznawczych PVD stosowano przy preparatyce replik odwzorowujących
strukturę powierzchni jako preparatów dla transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W tych

stosunkowo prostych

– do dziś stosowanych aplikacjach, o właściwościach użytkowych

nakładanych powłok decydują pojedyncze właściwości fizyczne (np. połysk metaliczny) oraz ich
dobre przyleganie do podłoża.

Spełnienie warunku dobrej adhezji powłoki do podłoża w tradycyjnych metodach PVD wymaga
bardzo dobrego przygotowania (oczyszczenia) powierzchni, gdyż temperatura substratu w trakcie
osadzania materiału powłokowego jest niezbyt wysoka.

Wpływ powlekania PVD na stal:

Powłoki PVD zwiększają odporność narzędzi na ścieranie, w przypadku narzędzi skrawających
powodują lepsze odprowadzenie wióra, stanowią ochronę przed utlenianiem powierzchni
narzędzia, ograniczają dyfuzje metal – metal, dają izolację termiczną, ograniczają nadbudowę

części roboczych narzędzi oraz obniżają tarcie.
Dzięki zastosowaniu powłok PVD uzyskuje się zdecydowanie wyższe trwałości narzędzi
skrawających. Można dzięki temu ograniczyć koszty przestojów i wymiany narzędzi oraz zakupu
narzędzi.
Dzięki powłokom PVD można również zdecydowanie zwiększyć szybkość skrawania, ograniczyć
chłodzenie oraz obrabiać coraz trudniej obrabialne materiały.