シーム加工用金型の窒化チタン処理とはどのようなもので、どのようなメリットがあるのかを解説しています。
イントロダクション
容器の封緘機はますます複雑化しています。 清涼飲料水や炭酸飲料の充填などの業界では、閉塞速度が非常に速く、高い操作品質が要求される。 近年は、窒化チタン処理を施したロックマンドレルやローラーを採用するなど、各メーカーが改良を加えている。
従来、ロック工具は高クロム非変形工具鋼で作られていた。 例えば、スペインで最も一般的なコーディングによると、F521です。 窒化チタンコーティングを使用すれば、最終的な処理も含めて、出発する鋼材は同じにすることができます。 この素材では、表面に薄い保護層を設けることが違いです。 そのため、私たちがよく知っている特徴的な黄金色の外観になるのです。
コーティング
チタンは、銀白色の金属元素で、主に軽くて強い合金の材料として使われる。 耐食性や 機械的強度が高いが、鉄に比べてはるかに高価であるため、工業用途には限界がある。 チタンは酸素と610℃で燃焼して酸化チタンになり、窒素と800℃で燃焼して窒化チタン（TiN）になる。
窒化チタンコーティングは、マンドレルやトロリーなどのファスナー工具の外表面にチタンを高温で溶着させる加工法である。 実は、窒化チタンの応用には、2つのプロセスがあるのです。 一つは物理蒸着法（PVD）、もう一つは化学蒸着法（CVD）である。
この2つのシステムの違いは劇的です。 PVDは480ºCなどの低温で使用されます。まさに化粧品的なコーティングであり、金型性能にはほとんど効果がない。 その後、研究開発の進展により、PVD方式はシーム工具の性能を向上させる本格的な方法として、すぐに廃止された。 CVD装置は1000℃で適用されますが、これはコーティングされる材料の表面で実際にチタンが溶ける温度です。
もう少し詳しく説明すると、CVDとは化学気相成長法（Chemical Vapour Deposition）のことで、熱活性化によって反応する特定の前駆体ガスから出発して、材料にコーティングを施すことができる技術である。
この場合、選択した鋼鉄にTiN（窒化チタン）層を蒸着する。 このため、TiNは約1000℃、蒸気の状態で、大気中の酸素が鉄に発生させる酸化膜と同じような膜を作る。 この層は、熱と接触だけで接着される点が異なります。 鋼の一部が窒化チタンに、窒化チタンが鋼に拡散することで、両者の間に強い結合が保たれますが、互いに反応しないため、化学反応は起こりません。 実は、純粋に物理的な付加価値なのです。
CVDシステムの性能は折り紙付きです。 しかし、工業製品の生産工程では、高温になるため、部品に歪みが生じるリスクが大きい。 しかし、専門業者は、非常に厳密な工程管理によって、この問題を満足に解決することができた。
コーティングの厚さは3ミクロンです。 窒化チタンが登場したのには、いくつかの理由があります。
1.・工具の表面硬度を高める。
2.・表面の仕上がりがかなり良くなる。 これにより、アルミ、ブリキ、TSFの蓋の密閉工程で発生する外装ラッカーの損傷度合いを軽減することができます。
3.部品寿命の大幅な改善、特にロックトロリーでは平均3倍の長寿命化を実現。
この最後の利点は、通常激しい摩耗にさらされる初動フォークリフトの構造において、特に興味深いものです。
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