Rivestimenti densi, compatti e senza difetti
		Grado di deposizione paragonabile alla tecnologia di coating ad arco
		Coating densi e chimicamente inerti
		Coating lisci a livello atomico
		Controllo step by step della microstruttura del coating
		Potenza media : 20 kW
		Potenza di picco fino a 3 MW
		Maximum : 1500 V / 2000 A
		Lunghezza di pulsazione   : 50-1500 ms

Un impianto HAUZER cresce con il vostro business.

Investendo in un impianto HAUZER HIPIMS+ non acquisterete solo una macchina PVD ma una tecnologia che proviene da oltre 25 anni di ricerca e sperimentazione e che è in grado di crescere con le vostre esigenze ed il vostro business. Grazie alla capacità progettuale di HAUZER tutti gli impianti Flexicoat Hauzer sono infatti 'upgradabili alle più recenti tecnologie.

Da molti anni la tecnologia di coating HIPIMS ha dato prova di produrre coating densi e privi di difetti, solo in contesti di ricerca e sviluppo. Oggi Hauzer Techno Coating è riuscita a portare la HIPIMS technology in una dimensione industriale dando vita alla tecnologia HIPIMS+..
La tecnologia di coating HIPIMS+ è caratterizzata da una potenza media di 20 kW con una lunghezze di pulsazione di 50-1500 ms ed è in grado di fornire velocità di deposizione paragonabili a quello di tecnologie ad arco. Il controllo della microstruttura è perfettamente combinato ad una perfetta adesione alle superfici.
il risultato è un coating denso ed estremente liscio a livello atomico. La tecnologia HIPIMS+ è particolarmente indicata per il coating di tools e in applicazioni automotive. Il "Tool coatings" effettuato ad esempio con AlTiN o i "coating tribologici" come CrN sono più densi e lisci se effettuati con tecnologia HIPIMS+ ed il controllo della microstruttura è perfettamente combinato ad una perfetta adesione alle superfici.
La tecnologia HIPIMS+ è disponibile sulle macchine della serie Flexicoat® 850 e 1000, ma è anche possibile effettuare retrofitting su macchine Hauzer Flexicoat acquistate in precedenza.

Flexicoat® 850		Flexicoat® 1000
Dimensioni del Target 600x125mm		Dimensioni del Target 820x170mm

Le tecniche di PVD per evaporazione mediante Arco presentano in genere molti vantaggi (come ad esempio buona adesione del coating, elevata velocità di deposizione) ed alcuni svantaggi come la formazione di 'gocce', che possono generare irregolarità della superficie del coating. Nonostante una riduzione di irregolarità sia possibile grazie ad un miglior cooling dei target ed un controllo dei movimenti dell'arco un coating completamente privo di difetti non sembra possibile. La tecnologia di deposizione Magnetron d'altro canto consente coating molto lisci, ma a causa del minore livello di ionizzazione rispetto all Arco genera strati di coating con densità minore accompagnati da più scarsa adesione ai substrati. Il Magnetron presenta inoltra velocità di deposizione molto più lenta rispatto all'arco.
Grazie alla tecnologia HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering , una specifica tecnologia di sputtering Magnetron) è stato provato che è possibile produrre coatings con superfici molto liscie, buona adesione microstruttura molto densa simile a quella ottenibile mediante evaporazione ad Arco. La qualità del coating HIPIMS è notevolmente migliorata per via di Plasma altamente ionizzati e che lavortano con densità di potenze superiori. Questa tecnologia può essere utilizzate efficacemente come pre-trattamento dei substrati prima della deposizione. HIPIMS è una tecnologia Magnetron sviluppata dalla Sheffield Hallan University in cooperazione con HAUZER e numerose altre entità industriali. HIPIMS utilizza brevi impulsi dell'ordine del MegaWatt sul catodo (lunghi fino a 200 µsec) with megawatt. Si tratta di potenze in giuoco superiori di molte centinaia ai convenzionali metodi di sputtering HAUZER ha voluto portare la tecnologia HIPIMS su scala industriale dando vita alla HIPIMS+.
HIPIMS+ utilizza impulsi più lunghi (fino a 3.0 msec) con potenza dell'ordine di centinaia di KW sul catodo.
Questo imprime una tale energia agli atomi che essi vengono proiettati dentro agli strati superficiali del substrato, danno luogo a coating densi aderenti e senza difetti superficiali.
Entrambe le tecnologie sono disponibili su macchine di generazione FLEXICOAT®, quindi è possibile scegliere il trattamento più adeguato in funzione dell'applicazione industriale.
I test hanno provato che coating di TiAlN (50:50) coating depositati con HIPIMS+ sono più lisci rispetto alle tecniche ad arco di almeno un fattore 10. Con HIPIMS+ inoltre si riesce ad ottenere un coating duro senza superare i limiti di stress residuo che invece viene introdotto con tecologie di evaporazione ad arco.Con HIPIMS+ infatti è possibile controllare durante il processo lo stress residuo pur mantenedo elevata durezza. Questo ovviamente porta a minore usura e migliori qualità tecniche degli strumenti ricoperti.  

Tecnologia	HIPIMS	HIPIMS+
Peak power	8 MW	360 kW
Voltage	2000 V	800 V
Current	4000 A	600 A
Max.pulse length	200 µs	3000 µs
Max.frequency	500 Hz	1000 Hz
Max.average power out	20 kW	20 kW
Arc detection	< 500 ns	< 800 ns
Pulse shape programming	no	si

Applicazioni e Coatings

coatings HIPIMS+ : TiN, TiAlN, TiCN, CrN, Cr2N.
applicazioni HIPIMS+ : stampi e punzoni, inserti di perforazione, inserti filettati, frese punte e filiere.

Extra Bias Supply.

sia HIPIMS che HIPIMS+ prevedono un sistema di localizzazione di Archi ed un metodo proprietario di protezione del coating in via di formazione sui substrati in corrispondenza dell'anodo. Il metodo prevede l'erogazione di energia in quantità tale da bilanciare e rendera costante la differenza di potenziale tra anodo e catodo durante le scariche di impulsi di potenza durante la deposizione. in questo modo la differenza di potenziale viene di fatto mantenuta costante. La tecnologia cosiddetta a Voltaggio Costante (CV) è molto importante per evitare fenomeni di scariche ad Arco che possono danneggiare il coating ed il substrato stesso. CV è un brevetto Sheffield Hallam University, Hauzer Techno Coating e Hüttinger Advanced Converters.

Ionizzazione potenziata.

Nella tecnologia HIPIMS le percentuale relativa di Ti+ e Ti++
è più alta se comparata con gli ioni Ar+ e Ar++ in una tecnologia DC o a pulsazione DC
In un plasma reattivo come quello di fugura 5 la proporzione fra N+ e N2+ è molto più elevata nella scarica HIPIMS ed è molto più reattiva. Nella macchina stessa questa ionizzazione del plasma HIPIMS+ è visibile come bagliore più diffuso e più denso al catodo (fig 6).

Elevata velocità di deposizione.

HIPIMS+ può offrire velocità di deposizione più elevati rispetto allo sputtering DC convenzionali, questo rende la tecnologia adatta ad impieghi industriali. In figura 7 un paragone fra 3 tecnologie UBM sputtering, Arc
evaporation e HIPIMS+ per il coating TiAlN.
Figure 6. Classic sputtering Ar, HIPIMS+ Ar, Classic sputtering Ar+N2, HIPIMS+ Ar+N2
Figure 7. Deposition speed comparison between UBM, Arc and HIPIMS+ for TiAlN coating

Molti coatings possibili.

sia HIPIMS che HIPIMS+ sono in grado di effettuare coating di diversa natura e spessore.
Per quanto rigurda il settore degli utensili da taglio il coating AlTiN prodotto con HIPIMS+ offre indiscussi vantaggi in paragone ai coatign ad arco. Inoltre spessi strati di AlTiN (6-8 µm) possono essere deposti per incrementare il ciclo di vita di inserti filettati. Il mercato "automotive" è sicuramente di riferimento per il coating tribologico di Cr2N e il coating di stampi e strumenti di formatura così come nel mercato dei coating decorativi.

HIPIMS+ Cr2N Coating

HAUZER ha recentemente una approfondita ricerche sul coating Nitruro di Cromo-2 (Cr2N), un coating molto utilizzato nell'industria automotive. Per questa ricerca è stata utilizzata una macchina FLEXICOAT 1000. La camera di questa macchina è abbastanza larga per accettare un volume di carico di 650 x 650 mm. I 2 catodi utilizzati sono stati mantenuti ad una temperatura costante di 250°C. Il tempo di deposizione è stato di 4 ore ed il voltaggio di bias a -100V.
La potenza di picco ai catodi è stata variata fra 7.4, 84, 137 e 208 W/cm2.
La potenza per catodo è stata di 14.5 kW mentre la potenza media di catodo per deposizioni DC è stato di 10 kW.
La potenza media è stata limitata a 10 kW per processi DC poichè la temperatura del substrato tende ad aumentare sopra 250°C ad elevate potenze.
11 spindles sono stati caricati con pezzi campione per simulare un pieno carico. Tutti i copatings depositati su 100mm di wafer di silicio e substrati di acciaio ad alta velocità.

Struttura Morfologica

la composizione di tutti i coatings depositati mostra percentuali prossime a quelle stechiometriche del composto chimico Cr2N. La percentuale di Cromo è infatti del 62-64% mentre l'azoto varia dal 36 al 38 percento.

Productivity Advantages in Component Coating

Cr2N coating è di solito deposto mediante tecniche di "unbalanced magnetron
sputtering", ma HIPIMS+ fornisce significativi vantaggi tecnologici.
Per esempio l'incremento nella velocità di deposizione di Cr2N va dal 30% al 50%
Il tempo di deposizione medio per sistemi commerciali DC (con stessi diamteri rispetto al Flexicoat® 1000) è di 6 ore contro le 4 ore della macchina Flexicoat® 1000. IL motivo di questo è dovuto anche al fatto che la corrente di BIAS sul substrato nel caso DC è 3 volte maggiore rispetto al HIPIMS+. Un elevata corrente di bias è in stretta relazione con un innalzamento della temperatura del substrato, fattore questo che limita la velocità di deposizione.
Cr2N coating sono utilizzati nei componenti dei motori per ridurre gli attriti e i coefficienti di frizione. Le parti dei motori in genere perdono la loro durezza di tempra a tenmperature relativamente basse 150-200°C, il che limita fortemente la temperatura nei processi di deposizione. Deposizioni standard di coating tribologici Cr2N
è la tecnica Closed Field Direct Current Unbalanced Magnetron Sputtering (UBM).
La finestra di deposizione del Cr2N è abbastanza ristretta poichè da un lato solo una piccola percentuale di materiale del target è ionizzato e quindi solo gli ioni di Argon sono disponibili per rendere più denso il film.
Quindi elevati livelli di bombardamento di ioni di Argon sono necessari per far accrescere coating densi e duri
Quindi la velocità di deposizione è limitata dal riscaldamento del substrato piuttosto che dalla potenza di input sul catodo.
HIPIMS+ prevede elavata ionizzazione del target e quindi elevata concentrazione di ioni metallici presente nel flusso di metallizzazione. Quindi le condizioni di coating si fanno migliori ed è possibile esrecitare un maggior controllo sullo stress del film, sulla struttura meccanica durante il processo. Inoltre lo stress termico del substrato è notevolemte diminuito poichè un bombardamento di Argon ionico di minore entità è richiesto per avere giusti spessori di film mentre viene creata un amaggiore quantità di ioni di gas reattivo. Ulteriore vantaggio nei costi di produzione si ottiene grazie ad un consumo più uniforme del target. Nel caso DC UBM il Magnetron deve necessariamente essere molto sbilanciato per ottenere una alta densità di plasma. Questo sbilanciamento porta ad un consumo fortemente localizzato della superficioe del target (si creano dei veri e proprio solchi nel target) mentre nel caso della tecnologia HIPIMS+ il consumo del target è pressochè uniforme su tutta la sua superficie.