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Cible de pulvérisation en TiAl

Cibles de pulvérisation et cathodes en titane-aluminium

Nos cibles et cathodes en titane-aluminium (TiAlN) assurent des revêtements en nitrure (TiAlN) durs et résistants à l’oxydation pour les forets, fraises, plaquettes de coupe amovibles et autres outils. Des vitesses d’avance rapides, des performances de coupe élevées et des volumes de copeaux importants : aucun problème avec les revêtements à base de titane-aluminium. Un revêtement d’à peine un millième de millimètre de nos matériaux protège de façon fiable vos outils de l’usure et rallonge par conséquent leur durée de vie. Les cibles et les cathodes en TiAl sont également utilisées pour les revêtements décoratifs dans les appareils électroniques comme les téléphones portables, sur les montures de lunettes ou les cadrans des montres de luxe.

Les avantages de nos cibles en bref :

  • Ductilité élevée

  • Excellente conductivité thermique

  • Microstructure homogène et optimale

  • Une pureté des matériaux irréprochable

Fabrication selon vos besoins spécifiques

Qu’il s’agisse de cathodes tubulaires, de cathodes rondes ou de cibles planes, nous proposons des cibles sur mesure, parfaitement adaptées à votre application. L’essentiel en bref :

Teneur en titane / aluminium [teneur %] 25 / 75 30 / 70 33 / 67 40 / 60 50 / 50 75 / 25
Pureté [%] 99,7 99,7 99,7 99,7 99,7 99,7
densité garantie [g/cm3] 3,11 3,20 3,26 3,38 3,56 4,00
Taille de grain standard / grain fin [µm] 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50
Conductibilité thermique [W/(m·K)] 115 - 102 - 61 30
Coefficient de dilatation thermique [1/K] 21 · 10-6   18 · 10-6   16 · 10-6 13 · 10-6

Vous pouvez compter sur la qualité

Une ductilité élevée assure une durée de vie prolongée

Au cours du procédé de revêtement, nos cibles de pulvérisation et cathodes à arc sont très sollicitées. Le matériau qui se trouve à l’extrémité de la cible peut être exposé à des forces de plus d’une tonne. Alors que des matériaux friables se briseraient, la présence d’aluminium élémentaire rend notre matériau particulièrement ductile. Afin de garantir une ductilité élevée des cibles en TiAl, l'aluminium doit être réparti de manière particulièrement homogène. C’est pourquoi nous mélangeons soigneusement notre poudre de titane-aluminium, puis nous comprimons le matériau en le mettant en forme. Ainsi, la microstructure de notre matériau est beaucoup plus homogène et le grain nettement plus fin que sur les matériaux produits par fusion. L’avantage de notre production par métallurgie des poudres : des cibles particulièrement résistantes à la casse.

Une excellente conductivité thermique garantit des couches lisses

Lors du procédé de revêtement, nos cibles et cathodes sont exposées à des températures élevées. Mais notre matériau de rentre pas en fusion si rapidement. Grâce à leur teneur en aluminium et à la forte densité du matériau, nos cathodes et cibles sont de très bons conducteurs de chaleur et transmettent facilement la chaleur à une plaque de cuivre située derrière elles. Lorsque la chaleur s’accumule, le matériau cible est enlevé de manière inégale et des gouttelettes se forment à la surface du revêtement de l’outil. Mais notre cible reste froide et le revêtement devient plus lisse.

Une microstructure optimale assure un revêtement parfait

Une poudre métallique fine ou grossière ? Forgeage, HIP ou autres techniques de mise en forme axiale ? Nos procédés de production peuvent être changés ou combinés afin de garantir l’aspect particulièrement lisse et fin du revêtement. Pour ce faire, nous avons un seul objectif en tête : une microstructure optimale de nos cibles et cathodes. Cela implique que beaucoup moins de gouttelettes se forment sur votre produit pendant le revêtement. Le résultat : des couches particulièrement lisses.

Pureté inégalée des matériaux pour une qualité optimale

Plus le matériau de revêtement est pur, meilleure est la qualité du revêtement dur. Dès le départ, nous utilisons uniquement la poudre la plus pure, que nous mélangeons dans nos propres installations afin de garantir la plus grande pureté des matériaux. Nous contrôlons chaque étape, de la poudre au produit fini, et vous garantissons que seules les cibles présentant la densité, la pureté et une microstructure homogène spécifiquement garanties sortent de notre entreprise.

Un seul fournisseur - de la poudre à la cible finie
Atelier de collage Plansee

En tant que principal fabricant de cibles, nous contrôlons toutes les étapes du processus. Du mélange et du pressage de la poudre métallique au formage, en passant par l’usinage et le collage de nos cibles : le développement de nouveaux matériaux pour optimiser les processus de revêtement et les couches incluses. Bien entendu, nous vérifions la qualité de nos cibles à l’aide des méthodes de mesure les plus récentes.

Logo Oerlikon Balzers

 

 

Oerlikon Balzers fait également confiance à nos cibles et des cathodes de Plansee. Le principal fabricant de revêtements d’outils et de composants est particulièrement impressionné par la performance supérieure à la moyenne de nos revêtements en nitrure de chrome d’aluminium, et du la large gamme d’applications.

Graphique_performance_CiblesPulvérisation AlCr

Nos revêtements standard en TiN ou TiAIN (présentés comme « basic coatings » sur le graphique) couvrent une très large gamme d’applications tout en offrant de bonnes performances. Les revêtements en AlCrN offrent à nos clients une plus grande performance dans un vaste champs d'applications. Pour optimiser au mieux le revêtement dans des applications spécifiques, leur performance peut être significativement améliorée par l’introduction d’éléments spécifiques dans les cibles en TiAl ou en AlCr (« alloyed coatings »).

Peuvent être utilisés pour les procédés de revêtement suivants

Nous sommes sûrs d’une chose : dans le processus de revêtement PVD, tout doit être harmonisé. Seule l’interaction parfaite de cibles de pulvérisation et de cathodes à arc de grande qualité ainsi que des paramètres du processus permettra de produire la couche qui répondra exactement à vos exigences. Ainsi, de nouveaux matériaux de revêtement sont constamment créés en collaboration avec nos clients et de nombreux instituts de recherche.

Nos matériaux sont appliqués soit par pulvérisation magnétron réactive, soit par évaporation à l’arc et forment une couche de matériau dure en nitrure sur le substrat dans l’atmosphère d’azote.

  • Pulvérisation magnétron réactive

    Les revêtements de matériaux durs et les revêtements décoratifs à base d’aluminium, de titane, de zirconium, de chrome et de céramique sont appliqués (pulvérisés) par pulvérisation magnétron réactive sur des outils, des composants et d’autres produits.

    Dans une chambre à vide, le matériau de revêtement est placé comme cible de pulvérisation en face du produit à revêtir. La chambre est remplie de gaz argon et une tension de plusieurs centaines de volts est appliquée. Cela enflamme un plasma de particules d’argon chargées positivement (ions d’argon) et d’électrons libres. Les ions d’argon chargés positivement subissent une accélération vers la cathode (cible) chargée négativement. Ils entrent alors en collision avec la surface de la cible avec une énergie cinétique pouvant atteindre plusieurs centaines d’électron-volts (eV). Les particules d’argon déplacent alors les atomes de la cible de pulvérisation de la surface. Un potentiel s’applique à présent entre la chambre à vide et le substrat. Le déplacement des particules du matériau dur s’accélère vers la pièce à revêtir. Elles réagissent alors avec un gaz réactif alimenté en externe (azote, carbone ou oxygène) et se déposent sur la pièce sous forme de couche fine de haute dureté en nitrure, carbure ou oxyde.

  • Évaporation par arc

    Le procédé d’évaporation par arc est utilisé pour appliquer des revêtements en matériau dur d’aluminium, de titane, de zirconium ou de chrome. Le matériau de départ pour ce procédé de revêtement sous vide prend la forme d’une cathode à arc.

    Dans une chambre sous vide, une tension de plusieurs centaines de volts est appliquée entre une anode et la cathode à arc chargée positivement. Cela crée un arc. Il se déplace de haut en bas de la cathode à arc et fond ou évapore de minuscules quantités de matériau. Environ 90 % des particules qui s’évaporent de la cathode forment des ions métalliques chargés positivement. Un tension de polarisation s’applique alors entre la chambre sous vide et le substrat. Cela accélère le déplacement des ions métalliques vers la pièce. Elles réagissent alors avec un gaz réactif alimenté en externe (azote, hydrocarbure ou oxygène) et se déposent sur la pièce sous forme de couche fine de haute dureté en nitrure, carbure ou oxyde.

Notre savoir-faire pour vos cibles de pulvérisation et cathodes à arc personnalisées

Vous cherchez le revêtement optimal ? Faites confiance à nos dizaines d’années d’expérience et à notre grande base de données sur les compositions chimiques et les procédés de fabrication.

Notre équipe perfectionne en permanence nos cibles de pulvérisation et nos cathodes à arc, en améliorant les propriétés suivantes de matériaux et de revêtements :

  • Taille de grains et microstructure
  • Ductilité
  • Dureté du matériau
  • Résistance à l'oxydation
  • Coefficient de frottement
  • Résistance aux températures
  • Conductivité thermique
  • Conductivité électrique
  • Effets de couleur
  • Propriétés anti-bactériennes

Parfaitement adapté à vos souhaits, nous perfectionnons notre mélange titane-aluminium avec d’autres éléments. Pour une meilleure résistance à la chaleur , nous ajoutons du niobium, du tantale, du molybdène ou du tungstène. En l’associant au bore, une plus grande dureté est obtenue, tandis que l’yttrium et l’hafnium assurent une meilleure résistance à l’oxydation . L’ajout de silicium affine la microstructure et augmente également la résistance à l’oxydation. Nous nous ferons un plaisir de trouver la bonne combinaison de matériaux pour vous. Contactez-nous !

Éléments d’optimisation des matériaux de nos cibles de pulvérisation
 
Outils revêtus de Ti-Al-N : une usure nettement réduite grâce à l’utilisation du molybdène

Les essais en laboratoire réalisés à la TU Wien, pour le développement de nouveaux revêtements PVD destinés à des applications de protection contre l’usure le prouvent : Les alliages de molybdène réduisent considérablement l’usure lors du processus d’usinage. Les recherches ont été menées dans le cadre d’un laboratoire Christian Doppler avec la participation de Plansee, de la société Oerlikon Surface Solutions AG et de l’Oerlikon Surface Solutions AG et de l'Institute of Materials Science and Technology.

Les détails des résultats de la recherche ont été publiés dans le Journal of Vacuum Science and Technology de l’American Vacuum Society sous le titre « Effect of Mo on the thermal stability, oxidation resistance, and tribo-mechanical properties of arc evaporated Ti-Al-N coatings ».

Voir la publication

Autres produits pour les technologies de revêtements

Testez également nos cibles et cathodes à base d’aluminium avec dissipateur thermique intégré. Ils impressionnent par une conductivité thermique encore plus élevée et sont plus stables au bord de la cible. Nos dissipateurs thermiques en aluminium sont directement reliés au matériau cible.

Veuillez également consulter les rubriques relatives à nos cibles fabriquées dans d’autres matériaux :

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