Tak jako u všech úspěšných firem,
stála u zrodu šumperské
společnosti SHM, s. r. o., vize
zakladatelů, podepřená znalostmi
a tvrdou prací. Její cesta vedla
od skromných začátků v pronajatých
prostorách v roce 1993 přes světově
první průmyslově zhotovované TiAl-
SiN nanokompozitní povlaky, vlastní
úspěšný vývoj nanokompozitních
povlaků chráněných značek, plodnou
spolupráci s přední světovou firmou
PLATIT, zabývající se výrobou povlakovacích
zařízení až k současným
120 spolupracovníkům, globálním
aktivitám a vybudování vlastního sídla
firmy, vybaveného nejmodernější
povlakovací a kontrolní technikou.
Protože švýcarská firma PLATIT dává
přednost prodeji špičkových povlakovacích
a s povlakováním souvisejících
zařízení před komerčním
povlakováním a společnost SHM
hledala partnera v tomto oboru, došlo
v roce 2002 k založení společné
dceřiné společnosti PIVOT a. s., která
provádí vývoj a výrobu povlakovacích
zařízení pro mateřskou firmu
PLATIT a současně zajišťuje potřebný
servis; vývoj povlaků a komerční
povlakování vlastními povlaky a povlaky
z portfolia PLATIT se provádí
ve společnosti SHM.
Technologické možnosti výrobce
předurčují složení a strukturu vytvářených
povlaků. SHM se věnuje
PVD povlakům nanášeným pomocí
odpařování nízkonapěťovým obloukem.
Využívá zařízení, která pracují
s karuselem s umístěnými povlakovanými
dílci, který rotuje kolem
svislé osy, jednou centrální rotující
katodou (CERC) a třemi vnějšími
katodami (LARC), rotujícími rovněž
kolem svislé osy (obr. 1). Rotační
princip obloukových katod je
mj. patent SHM. Tento princip dává
výhodu podstatně vyššího využití
materiálu katody a vyšší flexibility
ve vytváření povlaku – jednotlivé katody
mohou být aktivovány nezávisle
na sobě a podle typu povlaku, který
se má zhotovit. Současně se snižuje
závislost na katodách, které by jinak
musely být v případě potřeby zhotoveny
ze slitin prvků, nutných pro vytvoření
povlaku (obr. 2). Na obrázku
je znázorněno postupné vytváření
trojného povlaku – v prvé fázi se pomocí
katod 1 a 3 zhotovuje adhezní
vrstva, ve druhé jádro povlaku pomocí
elektrod 1 a 4 a konečně vrchní
vrstva AlCr/SiN resp. AlTi/SiN je
zhotovena elektrodami 1, 2 a 3. Výše
uvedené výhody dávají také předpoklady
pro optimalizaci vlastností
povlaků dle požadavků zákazníka.
Velkou kapacitu povlakovacích zařízení
doplňují zařízení pro úpravu
řezné hrany před a po povlakování
a potřebné vybavení pro komplexní
kontrolu kvality.
Charakteristika dodávaných povlaků
je dána jejich mikro resp. nanostrukturou
(obr. 4) a složením jednotlivých
vrstev. Na obr. 4a je znázorněno
složení jednoduchého povlaku
bez podkladové adhezní vrstvy a s ní;
na obr. 4b je znázorněn vícevrstvý
povlak; je-li tloušťka jednotlivých
vrstev snížena na cca 5 nm a podstatně
zvýšen jejich počet, mluvíme
se již o nanovrstevném povlaku.
Na obr. 4c je znázorněno složení nanokompozitního
povlaku, tvořeného
nanokrystalickými zrny TiAlN nebo
AlCrN, uloženými v Si3N4 matrici,
a konečně obr. 4d ukazuje složení
tzv. trojného povlaku, který se vyznačuje
třemi zónami, které jsou volně
programovatelné. Adhezní je tvořena
TiN nebo CrN, jádro má složení
na bázi AlTiN nebo TiAlN a vrstva
povrchová, otěruvzdorná a s extrémně
vysokou tvrdostí za tepla je nanokompozitní
TiAlSiN či CrAlSiN.
Na obrázcích 4a, 4b a 4d je znázorněn
kalotový výbrus, kdy se do zkoumaného
povlaku pomocí ocelové
kuličky vybrousí sférická prohlubeň
a při jejím zkoumání se jednotlivé
vrstvy povlaku jeví jako soustředná
mezikruží, jejichž proměřením lze
zjistit tloušťku jednotlivých vrstev.
Povlaky dodávané společností SHM
lze členit do několika skupin. Prvou
tvoří standardní povlaky TiN a TiCN
pro méně náročné aplikace. Druhá
skupina jsou nanokompozitní povlaky
MARWIN® SI na bázi TiAlSiN
pro univerzální použití s mikrotvrdostí
45 GPa a tepelnou odolností
přes 1000 °C a povlak MARWIN® G,
tvořený gradientní vrstvou AlTiN.
Jedná se o povlak univerzálního
charakteru s mikrotvrdostí 38 GPa
a tepelnou odolností přes 900 °C,
určený pro obrábění litiny a ocelolitiny.
Do této skupiny lze zařadit
i nanokompozitní povlak ALWIN®
s vysokým obsahem chromu, tvořený
CrAlSiN. Vyznačuje se mikrotvrdostí
35 GPa a tepelnou odolností
přes 1000 °C. Je vhodný pro povlakování
odvalovacích HSS fréz, kde
se využívá jeho vysoké přilnavosti,
dané tím, že má podobnou tepelnou
roztažnost jako ocel. Jeho vysoká
antioxidační schopnost a odolnost
proti nalepování jej předurčuje pro
náročné obrábění korozivzdorných
a žáruvzdorných ocelí, obrábění vybraných
Al slitin a neželezných kovů,
superslitin. Jeho významnými aplikacemi
jsou i aktivní povrchy forem pro
tlakové lití hliníku, tvářecí a stříhací
nástroje, kde jeho obliba stále stoupá.
Tuto skupinu doplňují novinky
– velmi hladký povlak na bázi
AlTiN s vysokým obsahem hliníku,
s obchodním názvem DARWIN®,
který je určen pro náročné aplikace,
vyžadující velmi nízkou drsnost
povrchu nástroje (např. pro snadný
odvod třísek), a především trojné
povlaky TripleCoating-Ti (TiN +
AlTiN +TiAlSiN) a TripleCoating-Cr
(CrN + TiAlN + CrAlSiN). Tyto trojné
povlaky jsou určeny pro frézování
kalených ocelí, nerezů a pro extrémně
náročné aplikace. Specifickou
skupinou povlaků, které se vyznačují
povrchovou kluznou vrstvou s obsahem
oxidů a uhlíku, představují
LUBRIK SI (nanokompozitní povlak
TiAlSiN ) a LUBRIK G (gradientní
povlak AlTiN). Uplatní se s výhodou
při obrábění barevných kovů a zlepšují
užitné vlastnosti lisovacích a tvářecích
nástrojů, kde se vyžaduje velká
životnost. Konečně pro dřevoobrábění
a zvýšení odolnosti funkčních
ploch vstřikovacích forem na plast se
doporučuje povlak CrTiN.
Aktivity společnosti SHM nelze oddělit
od komplexních analyticko-kontrolních
metod, zahrnujících měření
tloušťky vrstev povlaku, adheze, drsnosti,
mikrotvrdosti, metod zkoumání
topografie geometrie substrátů a jejich
povrchů a metod analýzy prvkového
složení povrchů a substrátů. Využívání
takovýchto metod je základní
podmínkou úspěšného vývoje dalších
produktů společnosti. Její vedení si je
toho vědomo a zisky ze své činnosti
reinvestuje a posiluje vlastní vývoj.
Výrazem vize společnosti, zaměřené
na budoucnost, je proto nové vývojové
centrum, vybudované s nákladem
55 mil. Kč s podporou z Evropského
fondu pro regionální rozvoj, které bude
otevřeno v srpnu letošního roku.
Ing. Petr Borovan
