新型不粘涂层改善了注塑和压铸的成型工艺

Josiah01

　　弗劳恩霍夫研究人员开发的一种新型 UltraPLAS 涂层已被证明是应对初级成型工艺挑战的创新解决方案。这种先进的脱模和易于清洁的涂层采用冷等离子工艺作为梯度层应用，适用于工具钢、不锈钢和铝等材料。
　　UltraPLAS 独特的物理特性使其能够完美成型，即使是纳米级和反射性表面也能完美成型。通过减少后处理步骤的数量并放弃外部脱模剂，该应用被归类为高度经济的应用。
　　如何对优质精密的工具表面进行涂层处理，以改善生产，并显著延迟或简化清洁过程？弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所 (IFAM) 的研究人员与“GlossyCast”和“UltraTrenn”项目的合作伙伴一起研究了这个问题。
　　该研究项目的目的是减少脱模力和沉积物的形成，同时永久承受锌高压压铸和塑料注塑成型的特定应力。
　　具体而言，技术塑料部件的注塑成型需要解决方案来减少脱模力和沉积物的形成。这适用于生产具有高光泽表面或高度明确的微结构的部件，例如具有高尺寸精度的塑料镜片、装饰条或连接器。
　　同样，在锌高压压铸中，模具表面的沉积物以及脱模剂和润滑剂的沉积物会阻碍高质量、有光泽的锌铸件的生产。这会导致铸件后处理成本相当高。尽管如此，单是脱模剂的使用就可能占到循环时间的 20%，这意味着如果不再需要脱模剂，就有相当大的节约潜力。
　　UltraPLAS 实现出色的涂层性能
　　为了满足上述项目中对超光滑光学表面（Ra < 25 nm）的要求，涂层本身必须光滑无结构。为了实现这一点，我们使用了冷等离子工艺，即所谓的 PE-CVD 工艺（等离子增强化学气相沉积）。
　　通过建立梯度层，该工艺一方面可以使层与产品主体具有优异的附着力，另一方面可以使产品侧具有出色的不粘性能和优异的物理特性。
　　以此方式生产的涂层具有高弹性模量（28-32 GPa）和高密度（1.5 g/cm³）等特点。其莫氏硬度范围为 5.5，与玻璃或搪瓷相当。作为不粘涂层，其特点是表面能低（< 28 mN/m），极性低（< 1.5 mN/m）。
　　这一现象得到了弗劳恩霍夫研究人员成功生产出厚度小于 100 纳米的 UltraPLAS 涂层这一事实的支持。这甚至在 GlossyCast 项目中被证明是提供良好不粘效果所必需的。此外，薄而无结构的层可以完美再现纳米级表面结构（例如用于纳米压印工艺）和镜面光泽表面。
　　保证可持续的质量和经济的生产
　　各工业公司在项目中进行的大量实践测试表明，注塑成型领域的脱模力和沉积物的形成均有所降低。此外，粘附力的降低也降低了总脱模力。因此，可以提高脱模温度，减少摩擦量。
　　与现有技术相比，使用等离子技术可以有效且温和地去除涂层，因此，如果需要，可以多次涂覆新涂层而不会降低质量。这对于高光泽度的工具表面尤其有用，因为它消除了耗时的抛光或超精密加工的需要。
　　事实证明，使用铸造技术直接生产高品质锌压铸件表面可显著提高经济效益。通过显著提高铸件表面质量，可以简化甚至完全避免喷砂、打磨和抛光等昂贵且耗时的机械后处理步骤。
　　此外，电镀的各个工艺步骤可以缩短或减少。这种耐用的 UltraPLAS 锌压铸脱模涂层的开发代表了铸造技术的重大进步。减少脱模剂的可能性为提高铸件质量、降低生产成本和使生产更加环保开辟了新的潜力。
　　由于铸造产品在生产过程中不使用脱模剂，因此减少了电镀的预处理时间，降低了材料消耗。制造出的部件具有所需的粗糙度。由于表面更光滑，可以省去光亮镀铜，从而节省材料、时间和废水。将铜（氰化物）和光亮镍的层厚度分别减少 50%，可以进一步节省材料和时间。
　　UltraPLAS 的开发之前已开发了 PLASLON 不粘涂层，该涂层具有高硬度（莫氏硬度 4.5-5.5）和高达 230°C 的优异耐高温性。这种特性使 PLASLON 成为一种流行的不含 PFAS 且易于清洁的炊具涂层。
　　通过不断创新和开发UltraPLAS和PLASLON等产品，我们的研究所为改进生产流程和促进行业可持续发展做出了重大贡献。