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Kunststof Oppervlaktetechniek12 April 2012
Balinit Coatings;The non-metallic finishing touch
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BALINIT® coatings for tools (exception = Oerlikon Balinit Hartec)
Cutting
Tool lifeProductivity
Punching/forming
Tool lifeDry running
Plastics processing
Mould protectionShorter cycle timesMoving elements withoutOil / grease
Die casting
Wear resistance
Wat zijn PVD coatings ?
Are attached at temperatures between 200 and 500 °C
Thickness of the coating typical: 1-16 µmStandard : 31 µm
Strong adhesion of the coatings High hardness and low coëfficiënt of friction.
Physical Vapour Deposition
Uiterst dunne keramische coatings.Anders dan bij galvanische technieken zijn de eigenschappen van de afzonderlijke bestanddelen niet meer aanwezig!!!Niet alleen de vereiste gladheid of structuur van gereedschappen wordt geseald met deze deklaag.Eigenschappen als corrosiebescherming, slijtageweerstand, lossing en matrijsvulling worden stuk voor stuk positief beïnvloed.Last but not least is “dry running” in veel gevallen (medisch / food) een keiharde eis.
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0 2000 4000 6000 8000 10000
Warmarbeidsstaal
Snelstaal (64 HRC)
Hardchroom
Nitreerlagen
Hardmetaal
CrN
TiN
TiCN
FUT NANO
X.TREME
BNc
Diamant
Hardness (HV)
Comparison on scale of hardness
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Thinness of the coating in comparison
Human hair0.05 mm
BALINIT® hard coating0.003 mm
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Page 8
Dry running properties of sliding materials
Sliding distance [m]
Coefficient of friction
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 500100 200 300 400 600 700
Coatingwith PTFE
Coatingwith MoS2
MoS2
PVD
BALINIT® Cnearly no wear
x x x
xx
CuSnPbbronze
Ni-PTFE
x End of test due to adhesive wear
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Hydrophilic surface Hydrophobic surface
CA 42° CA 102.5°
High surface energy (63 mN/m) Low surface energy (22 mN/m)
uncoated steel surface
a-C:H:Si coating
Characterization of carbon coatings
Contact angle, wettability, sticking behaviour
Carbon based coatings
Har
dnes
s
Sp2 versus Sp3 bonding
BALINIT®
DiamondCVD
NaturalDiamond
ta-CAIP
BALINIT®
DLCa-C:HDC/RF
BALINIT®
Me-C:HRF
BALINIT®
Me-C:HDC
coat
ing
thic
knes
s
1
6
8
1
2
6
Types of carbon based coatings
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BALINIT® CMe-C:H• very good adhesion• high elasticity• moderate hardness (2,000 HV)
BALINIT® DLCa-C:H • high wear resistance• high hardness (to >2,500 HV)• low friction
BALINIT® DIAMOND • max. wear resistance• max. hardness (10,000 HV)• T resistance up to 800⁰C
Hard Carbon (ta-C) • hydrogen-free • high hardness (5,000 HV)• greater temperature resistance
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DLC
CrC
Cr
Substrate (Fe)
Balinit DLC - SEM Cross Section
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Coating: Hydrogen-free carbon (ta-C) SEM Fracture Cross Section and Hardness
Typical hardness: Hv = 4000 – 5000
Balinit Hardcarbon
Coating material Tetrahedral amorphous carbon (t-aC)
Microhardness (Hv 0.01) 4000 - 5000
Coefficient of friction against steel (pin-on-disc, dry)
< 0.15 (w/o post-treatment)
Max.application temperature 500°C
Coating colourdepending on thickness: rainbow,
black, grey
Coating type monolayer
Coating thickness(depends on tool geometry)
0.3 to 3 µm
Coating temperature (C°) < 150°C
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BALINIT ARCTIC coating series
What does ARCTIC mean ?
ARCTIC coating series
- BALINIT® A ARCTIC
- BALINIT® D ARCTIC
- BALINIT® FUTURA NANO ARCTIC
Deposited at 200°C
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BALINIT® ARCTIC coating series
Coating temperature at 200°C has the benefits of
no loss of hardness for low tempered steel grades
no effect on corrosion resistance
prevention of distortion
BALINIT® properties and performance are unaltered
Excellent coating adhesion
No loss of hardness for low tempered steel grades
40
44
48
52
56
60
64
68
0 100 200 300 400 500 600 700
Tempering diagram for steel:K107(1.2436)
Hardness [HRC]
Tempering temperature [°C]
Standard coatingtemperature
ARCTIC coatingtemperature
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No effect on corrosion resistance
40
60
80
100
120
0 100 200 300 400 500 600 700
Tempering diagram for steel:M310(1.2083)
Corrosion resistance [%]
Tempering temperature [°C]
Standard coatingtemperature
ARCTIC coatingtemperature
Prevention of distortion
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0 100 200 300 400 500 600 700
Tempering diagram for steel:M310(1.2083)
Dimensional change [%]
Tempering temperature [°C]
Standard coatingtemperature
ARCTIC coatingtemperature
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Some examples….
Zyk
lus
-Z
eit
Hahnleiste Discofix® C aus Polyamid 12
12
Hahnleiste Discofix® C aus Polyamid
0
5
10
15
20
25
30
unbeschichte
t
Balinit
A
Balinit
ALCRONAZ
yklu
s -
Zei
t
Kern:
- Werkstoff: HSS- Dimension:
2,5 mm (keine Kühlung möglich)KS - umspritzte Länge: ca.52 mm
Schicht: BALINIT® ALCRONA Top
Zyklus – Zeiteinsparung: 37%
10 s
ec
Automotive: PA + Weich-Komponente von Sika
Anwendung:Automotive: PA + Weich-Komponente von SikaTeile werden zB zwischen Aussen- undInnenteil in Autos montiert.Die weiche Sika-Komponente wird beimEinbrennlackieren aufgeschäumt.
Problem:Starkes Verkleben (schlechte Entformbarkeit)Bis anhin nur mit PTFE-Beschichtung entformbar.
Lösung Bei Versuchen auf einer 4-fach-Form konnten verschiedene PVD-Schichten getestet werden.ALCRONA war die einzige Schicht die annähernd die gute Entformbarkeit der PTFE-Beschichtung erreichte.
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Vergaser-Krümmer
Verarbeitet wird eine spez. VITON-Mischung (FKM oder FPM) Kg-Preis: > Fr.300.-Formtemperatur: 190°C +/-5°C
Balinit ALCRONA PRO - Bessere Entformbarkeit (ca. 20%)- Weniger Trennmittel (ca. 80 Teile ohne Trennmittel)- Weniger Reinigungsaufwand
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Balinit A
-12%
Balinit ALCRONA
Zyk
lusz
eit
• Medizinalteil: Scheidenspülung
• Kunstoff: keine Angaben
• Tiefe Shor Härte
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Spühlkasten
Entformungsprobleme:• Werkzeug noch in Bemusterung• Anzugvergrösserung nicht erlaubt
Verarbeitet wird:• PP-C Borealis + Masterbatch• PP-C Moplen EP340M + Masterbatch
Kern: • Werkstoff: 1.2738 / nitriert• Oberfläche: gestrahlt
Lösung:• ALCRONA AC3 TOP
Formeinsatz mit ALCRONA PRO
Umstellung der Beschichtung Balinit A auf Balinit ALCRONA PRO
Vorteil: Weniger Verschleiss im Formbereich /
Kavitäten Bessere Entformung des KS Teil Weniger Verzug des KS Teil
Versuch noch nicht abgeschlossen
Ba
linit®
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art
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www.coating-guide.balzers.com
• Coating Guide
• Material library
• Coatings information
• Sample applications
• Balzers world-wide
Thank you for your attention !