RWTH和FH Aachen的成功合作

　　密集的研究、广泛的测试以及跨学科之间的紧密合作为技术创新提供了强劲的动力。来自不同学科领域的研究伙伴们利用他们的知识不断创新并与我们的客户一起分享科技的进步。

　　现在，技术创新很少能凭借单个力量完成，因为它们都趋向于团队之间的合作。大学院校作为高科技概念的最前线为技术创新提供了广泛的基础并成为理想的发源地。“只要涉及到涂层技术的发展，都有要求在基础科学领域进行大量的研究，进行现代化材料的分析应用以及实际应用的研究工作。很多必要的分析仪器都非常昂贵或复杂。中型企业即没有相应的财力也没有足够的科学知识来满足这些研究的要求。”CemeCon公司R&D部门经理Werner Kölker博士解释说。

从实验室到工厂

　　很多涂层仅有几微米厚。为保证通过对涂层优化而取得显著的进步，应用现代化材料分析（记录至原子量级）以及高效涂层系统工程是取得成功的关键因素。Kölker博士说：“坚定地建立工作网络正在变得越来越重要，特别是在产品研发周期变得越来越短、客户的要求越来越急迫的现在。我们已经建立并使用工作网络接近10年的时间，因此我们能够同时应用亚琛和欧洲一流的设备和技术来进行研发，从而铺就通往成功的道路。”作为回馈，这些研究机构可以从使用该技术投入生产签订的合同中受益。

短距离快速提升研发的协调性

　　HiPIMS(高能量脉冲磁控溅射)技术就是通过紧密的合作研究从而快速获得成果的例子。Kölker博士说；“最初，当CemeCon公司获取HiPIMS专利时，我们主要将其应用于科研机构、大学院校以及公司内部的研发部门。表面工程研究院（IOT）以及位于亚琛RWTH的材料化学研究院（MCh) 自2007年起就使用CC800^®/9 HiPIMS技术。”

　　由于亚琛应用技术大学的RWTH与CemeCon公司之间的路途很短，这种工作上的交流被很快建立起来。亚琛RWTH拥有达到最新技术水平的电子显微镜以及相应的分析系统，如：定量测量涂层厚度、光洁度、均匀度、形态以及化学成分。这就使得生成并持续评估用于对涂层特性进行详尽定义的涂层技术规范成为可能。

亚琛大学应用技术学院机械工程和机械电子工程的中心研发实验室配备有现代化仪器用以检验最新的刀具涂层。Manfred Backhaus（左），中心实验室主任和Werner Kölker博士在计划加工试验计划。

走出实验，走入实践

　　当科学试验证明某个涂层拥有足够的性能时，它也要接受实践的检验。亚琛大学的应用技术学院机加工实验室的研发人员承担起这项任务。“正是由于RWTH和亚琛大学之间非常近，因此非常有利于我们时间上的相互协调并可以在短时间内完成涂层的优化工作。”Werner Kölker博士补充说。

　　在日常生产中，我们经常面临两方面的巨大挑战：延长刀具寿命和稳定的加工质量。为达到上述目标，研发人员还必须探索技术的边缘。Kölker博士：“当突破技术边缘时，会导致不好的结果。这是从错误中学到的最大的教训。同亚琛大学应用技术学院直接的紧密合作在此方面拥有特别重要的意义。准确知道切削刀具和所用涂层的限制对研发新涂层具有举足轻重的作用。”

　　从事这些试验的研发人员清楚地知道每种涂层的能力极限。比如，在研发HiPIMS时，研发人员对涂层进行持续的测试和优化直到CemeCon公司在AMB 2010展出 基于HiPIMS技术的首代可用于工业生产的HPN1涂层。“在此期间，这项技术已经开始用于大规模工业生产。在众多研究中取得这项成就首先要归功于在我们研究工作网络中与外面合作伙伴的成功合作。”Kölker博士总结说。

HiPIMS技术释义：

高脉冲激发高浓度等离子

　　PVD涂层（物理汽相沉积）多年来为具有挑战性的硬质、高速和干式加工提供了高性能涂层产品。HiPIMS技术与标准的PVD涂层相比具有更加明显的优势。配置HiPIMS涂层的刀具对于诸如镍基合金和奥氏体不锈钢等难加工材料可以在相当大的程度上提高机加工参数，实现更小的磨损和撕裂，从而达到更经济的加工效果。

　　使用HiPIMS技术可以实现靶材的高电离（靶材＝耗材）。靶材受到兆瓦级高能量脉冲的冲击而在其前方生成高浓度的带电离子（10¹⁹m^-3)，这远高于传统直流溅射工艺所能达到的水平。撞击基体的正极性离子的能量和运动方向非常容易受到负电压（偏置电压）的影响。通过HiPIMS工艺流程中靶材材料的高电离进一步改进了涂层结构及其特性。

　　在传统的直流溅射供应中，通过增加阴极功率来增加靶材的电离性。这种方法的局限性在于受到阴极和基体热负荷的限制。HiPIMS工艺的优点在于：由于脉冲仅作用在靶材上，而且持续时间很短，随后是很长的间歇时间，因此阴极平均功率很低（1－10kW)。靶材在间歇时间得到了冷却，从而赢得了更强的稳定性。

坐落于亚琛(GFE)RWTH设备服务中心的电子显微镜检查提供范围广泛的材料分析。本图为在放大10,000x倍的电子显微镜下硬质基材上HiPIMS HPN 1涂层的表面形状和晶体结构。

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