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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter April 4, 2020

Ceramic Coatings via MOCVD in Injection Molding Tools to Influence Thermal and Demolding Properties∗

Keramische MOCVD-Beschichtungen für den Einsatz in Spritzgießwerkzeugen zur Beeinflussung von thermischen und Entformungseigenschaften
V. Frettlöh, F. Mumme, G. Fornalczyk, M. Sommer, C. Beck and M. Korres

Abstract

Tool surfaces can be protected against corrosion and wear by thin film coatings. In addition to the protective properties, ceramic materials with low thermal conductivity, such as yttrium-stabilized zirconium oxide, can thermally insulate tool surfaces. In an injection molding process, the thermal insulation enables a more precise partial tempering and can thus be used to reduce surface defects on the plastic parts produced. Furthermore, the coating can have a positive effect on the demolding of the plastic parts. The coatings are applied in a hot wall reactor by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). This enables a homogeneous application of zirconium oxide based thin films on steel tools with complex 3D surfaces. The performance of the coatings was evaluated in various injection molding tests and assessed by the quality of the manufactured parts.

Kurzfassung

Werkzeugoberflächen können durch Dünnschichten vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden. Zusätzlich zu den Schutzeigenschaften können keramische Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumoxid, Werkzeugoberflächen thermisch isolieren. Im Spritzguss ermöglicht die thermische Isolation eine präzisere partielle Temperierung und kann dadurch zur Reduktion von Oberflächenfehlern auf den hergestellten Kunststoffteilen genutzt werden. Des Weiteren kann die Beschichtung die Entformbarkeit der Kunststoffbauteile positiv beeinflussen. Die Beschichtungen werden in einem Heißwandreaktor durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) aufgebracht. Dies ermöglicht die homogene Applikation von Zirkoniumoxid-basierten Dünnschichten auf Stahlwerkzeugen mit komplexen 3D-Oberflächen. Die Performance der Beschichtungen wurde in diversen Spritzgießversuchen evaluiert und anhand der hergestellten Bauteilqualität bewertet.


3 (corresponding author/Kontakt)

Lecture held at the HeatTreatingCongress, HK, October 22–24, 2019 in Cologne, Germany


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Published Online: 2020-04-04
Published in Print: 2020-04-09

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

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