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Rivestimento Miracle: l'evoluzione di una tecnologia all'avanguardia

La strada verso nuovi prodotti Miracle

Alla fine degli anni '80, quando il rivestimento TiN era al massimo della diffusione, fece la sua comparsa sul mercato il rivestimento Al-TiN, arricchito in alluminio, che gli rubò la scena trasformando completamente le convenzioni esistenti. La tecnologia prese il nome di Miracle Coating ("Rivestimento dei miracoli"). Ripercorreremo qui lo sviluppo di questa tecnologia, che ha cambiato la storia degli utensili in metallo duro.

Parte 1.　1987～ Il rivestimento Miracle fu il risultato di uno sforzo congiunto

Il rivestimento Al-TiN, arrricchito in alluminio, sbarca sul mercato nel 1987. Questo nuovo rivestimento fu sviluppato quando il produttore di utensili in acciaio super rapido Kobe Steel Co., Ltd, presso quello che sarebbe in seguito diventato lo stabilimento Akashi di Mitsubishi Materials Corporation, entrò nel business degli utensili da taglio in metallo duro. Oggi il rivestimento viola scuro è il più diffuso, ma all'epoca andava di moda il rivestimento TiN in oro. Ovviamente si trattava di una tecnologia di cui andare fieri, ma non era chiaro come il mercato avrebbe accolto il nuovo rivestimento. Nel 1988 furono esposti alcuni campioni alla JIMTOF e nel 1990 vennero introdotte le punte in metallo duro cementato con rivestimento Miracle. Nel 1991 fu introdotta sul mercato degli utensili in metallo duro anche la fresa integrale Miracle. Nonostante prima del lancio si fosse diffuso un certo nervosismo, la fresa integrale Miracle fu celebrata come un prodotto eccezionale e come qualcosa di mai visto prima. Di conseguenza, l'azienda si impegnò quadruplicando la propria capacità produttiva. Fu motivo di grande soddisfazione il fatto che ora era possibile eseguire la lavorazione di materiali utilizzati per la costruzione di stampi dopo la fase della tempra grazie alle frese integrali Miracle, una procedura a quel tempo impensabile. Nonostante l'elettroerosione fosse un processo post-tempra molto diffuso, la lavorazione più rapida grazie alle frese integrali ridusse in maniera significativa il lead time degli stampi. Il prodotto divenne davvero un utensile "dei miracoli". Un piccolo aneddoto: il rivestimento Miracle era così duraturo che per valutarne le prestazioni era nesessario effettuare moltissime lavorazioni prima che si deteriorasse, consumando per i test molto più materiale del previsto. Iniziarono così dei piccoli diverbi tra gli sviluppatori del rivestimento, focalizzati sulla lavorazione, e il personale addetto alle valutazioni, focalizzato invece a minimizzare il materiale utilizzato per i test. 
Le frese integrali Miracle vinsero il premio Technical Award della Japan Society of Mechanical Engineers, nel 1995. Lo stesso anno il treno Nozomi Shinkansen fu insignito dello stesso riconoscimento. E' motivo di orgoglio sapere che alle tecnologie applicate alle frese integrali sia stato assegnato lo stesso valore dello Shinkansen.

Parte 2.　1996～ Tecnologia diversificata del rivestimento Miracle

La caratteristica innovativa del rivestimento Miracle originale, un TiN arricchito di alluminio, e il know-how produttivo di Mitsubishi Materials consentirono l'applicazione del rivestimento Miracle in una vasta gamma di prodotti. Mitsubishi Materials, ad esempio, è stata la prima azienda a introdurre il Si, elemento ampiamente utilizzato nei rivestimenti in PVD. Il rivestimento AlTiSiN presentava un grado elevato di temperatura di ossidazione e di tempratura caratteristico del rivestimento Miracle che, insieme alle polveri in metallo duro cementato ed alle geometrie di nuova concezione, rese possibile la lavorazione di acciai con una durezza superiore a 60 HRC. Un altro esempio è dato dal rivestimento AlTiN Violet applicato agli utensili in acciaio super rapido. Gli utensili rivestiti in acciaio super rapido sono in realtà più difficili da produrre rispetto a quelli in metallo duro cementato. Per ottimizzare le caratteristiche del rivestimento occorrono temperature elevate, ma d'altrocanto la durezza degli utensili in acciaio super rapido si deteriora a partire dai 550 °C. Di conseguenza, occorre massimizzare le caratteristiche di rivestimento e utensile trovando il giusto equilibrio. Tutte le aziende che si occupano di rivestimenti devono afftontare questa difficoltà, e Mitsubishi Materials è sempre impegnata nel progresso di questa tecnologia. Le punte Violet sono state difficili da sviluppare, ma hanno avuto successo nel mercato e sono tuttora diffuse: il duro lavoro è stato ripagato.

Parte 3.　2000～ Inserti e punte in metallo duro cementato diventano la tecnologia principale

Nel 2000 lo stabilimento Akashi divenne una sussidiaria diretta di Mitsubishi Materials Corporation. La tecnologia del rivestimento Miracle fu immediatamente applicata alle punte in metallo duro integrali e anche agli inserti in metallo duro, uno dei pricipali prodotti di Mitsubishi Materials. La lavorazione degli inserti all'epoca utilizzava principalmente metodi di rivestimento CVD, e i rivestimenti PVD erano usati soltanto come linea secondaria. Tuttavia, con lo sviluppo del rivestimento Miracle successivamente combinato a geometrie di utensili avanzate, il PVD divenne la tecnologia principale. Nello specifico, il grado VP15TF divenne un materiale primario per gli inserti, poiché garantiva versatilità grazie alla sinergia del rivestimento Miracle con un materiale di substrato adeguato. Per enfatizzare la diffusione di questo nuovo grado spesso si diceva: "Se non sai quale grado utilizzare, ricorri al VP15TF". 

Il rivestimento Miracle fu applicato anche alle punte in metallo duro cementato. Purtroppo, però, le punte Miracle prodotte nello stabilimento Akashi nel 1990 non raggiunsero il livello di redditività auspicato. Nonostante ciò, la serie di punte ZET1 prodotta nello stesso periodo e le nuove punte WSTAR portarono all'espansione dell'uso del rivestimento Miracle nelle applicazioni di foratura. Per quanto riguarda le frese integrali in metallo duro, fu sviluppato un nuovo rivestimento Impact Miracle che combinava monostrati nanocristallini di Al-Ti-Si-N. L'unione di questo nuovo rivestimento con un idoneo materiale in metallo duro cementato portò all'introduzione delle frese integrali Impact Miracle. L'introduzione di questa nuova generazione di frese integrali permise la lavorazione dei materiali HSS che fino a quel momento potevano soltanto essere rettificati oppure erosi.

Parte 4.　2012～ L'evoluzione della serie Miracle

I rivestimenti PVD negli ultimi anni si sono evoluti in rivestimenti ad altissime prestazioni, attraverso uno sviluppo focalizzato sulle applicazioni. Grazie alla combinazione di tecnologia e diversi rivestimenti con una vasta gamma di composizioni, il rivestimento PVD continua a migliorare a una velocità sempre maggiore. La serie di rivestimenti PVD più avanzata di Mitsubishi Materials è "Miracle Σ". La serie Miracle Σ del rivestimento Smart Miracle è stata sviluppata per la lavorazione di materiali difficili da lavorare. Questo rivestimento, del gruppo Al-Cr-N, sviluppato di recente garantisce una vita utensile lunga nella lavorazione di leghe di titanio o a base di nichel. 
Grazie alla tecnologia ZERO-μ Surface, l'adesione del materiale lavorato e la resistenza alla lavorazione sono state ampiamente ridotte, per risultati sorprendentemente efficaci.

Sono stati lanciati inserti per fresatura in sei diversi gradi con le serie MP61, MP71 e MP91. Tali gradi sono ottimizzati individualmente per soddisfare le esigenze specifiche di prestazioni elevate per le applicazioni di materiali ISO P, M ed S. I problemi di abrasione e scheggiatura da shock termico spesso causati dalla fresatura vengono risolti grazie a un rivestimento Al-Ti-Cr-N nano-laminato (tecnologia TOUGH-Σ). Per gli inserti per tornitura è stata introdotta la serie MP90 per la lavorazione di materiali difficili da tagliare. Il rivestimento è stato sviluppato aumentando ulteriormente il contenuto di alluminio dell'Al-Ti-N, composto di titanio arricchito di alluminio tipico del rivestimento Miracle, Per le punte, invece, è stato sviluppato il grado DP1020 multiuso che, insieme all'Al-Ti-Cr-N, gruppo rivestimento nano-laminato rappresenta una combinazione ottimale per ridurre in maniera significativa l'usura del tagliente. Inoltre, le esclusive tecnologie ZERO-μ Surface e TRI-cooling con foro refrigerante, hanno ridotto la resistenza nella lavorazione e migliorato l'asportazione del truciolo, garantendo stabilità nella foratura.

Il nostro impegno verso i progressi del Miracle

Nei 28 anni dall'introduzione del rivestimento Miracle, il mercato è diventato sempre più esigente sulle prestazioni dei rivestimenti PVD. Lavoriamo ogni giorno con entusiasmo e dedizione per sviluppare prodotti che soddisfino le necessità dei nostri clienti e superino le loro aspettative.

Storia dello sviluppo del rivestimento Miracle