Il ruolo dei rivestimenti superficiali per utensili

Il ruolo dei rivestimenti superficiali per utensili è quello di renderli più performanti, aumentandone la durezza riducendo attrito e usura.

Il ruolo dei rivestimenti è noto da tempo: gli studi hanno portato a evidenziare come tipo di lavorazione, materiale lavorato e condizioni di esercizio siano i principali fattori che condizionano la scelta del rivestimento dell’utensile o dell’inserto, in modo da minimizzare l’usura, garantendo un processo sicuro, stabile e performante.

Per gli utensili sono principalmente e vantaggiosamente utilizzate tecniche di deposizione di film sottili, in fase di vapore, altrimenti dette PVD (Physical Vapour Deposition). Ne abbiamo parlato con Guido Vergnano, della F.lli Vergnano Srl di Chieri (TO).

Lo stato dell’arte

Nel campo dell’utensileria, le tecniche principali sono appunto quella ad arco, che porta a un’elevata adesione dei rivestimenti che però hanno una superficie tendenzialmente rugosa, e lo sputtering che depone rivestimenti dalla superficie liscia, ma con minor adesione e dalla struttura interna porosa: questo è uno dei limiti intrinsechi alla tecnologia stessa.

Naturalmente l’obiettivo di ogni rivestimento è quello di avere sia una buona adesione sia una superficie liscia e una struttura compatta.

Dal punto di vista strettamente tecnico il rivestimento PVD nasce dalla combinazione di un vapore generato dall’evaporazione di un solido e di un gas reattivo, che si combina con il vapore del solido.

Per ottenere l’evaporazione del solido, si utilizza una scarica di un plasma, nello specifico un plasma di Argon e se la scarica è concentrata in un punto il processo è definito ad arco, se invece è distribuita su una superficie, il processo è denominato sputtering.

Per entrare un po’ più nel dettaglio, nel caso di rivestimenti PVD ad arco, la ionizzazione del vapore metallico è circa il 95% sul totale, nel caso dello sputtering classico si scende al 5%, quindi c’è un divario notevole.

Questo fa sì che lo sputtering abbia sia problemi di compattezza dello strato sia di adesione.

Per i rivestimenti ottenuti con la tecnologia ad arco, l’attrazione ionica del materiale evaporato verso gli utensili da rivestire, svolge un ruolo fondamentale e genera rivestimenti dallo strato compatto e non poroso, dall’ottima adesione, ma purtroppo rugosi.