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PVD抛光镀膜技术的原理及应用前景

放大字体  缩小字体发布日期:2012-09-13  浏览次数:700
核心提示:PVD抛光镀膜技术(物理气相沉积)是相对于CVD(化学气相沉积)来说的。它是一种蒸发镀膜技术,由蒸发、运输、反应、沉积四个物理反应完成材料镀膜的过程,可以说是一种替代电镀的过程。
 

PVD抛光镀膜技术(物理气相沉积)是相对于CVD(化学气相沉积)来说的。它是一种蒸发镀膜技术,由蒸发、运输、反应、沉积四个物理反应完成材料镀膜的过程,可以说是一种替代电镀的过程。

PVD抛光镀膜技术(物理气相沉积)承袭了化学气相沉积提高表面性能的优点,并克服了化学气相沉积高温易使材料变形等缺点。要知道,在一般化学气相沉积(CVD)的过程中,基体表面发生化学反应所需能量来源于外界热源对于基体表面的加热作用,因此CVD过程温度很高,容易造成材料本身的变形。而物理气相沉积(PVD)不同于化学气相沉积(CVD),在物理气相沉积(PVD)过程中,基体表面发生化学反应所需能量来源于等离子体粒子或电子束能量等,并且其起到了化学反应中催化剂的作用,可使外界热源对于基体表面的加热作用大大减轻,因此PVD过程温度很低,故产生畸变的风险也大大减少小,从而大大保证了材料表面的完整性,提高了其使用性能,使其PVD涂层的硬度更高,也更耐磨,不易脱落。

涂层刀具

涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料,是刀具发展中的一项重要突破,是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后,把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min。1976年又出现了碳化钛-氧化铝双涂层硬质合金,把切削速度提高到250m/min。1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金,使切削速度提高到300m/min。

在高速钢基体上刀具涂层多为TiN,常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆,一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上,涂层厚度为几微米,涂层硬度可达80HRC,相当于一般硬质合金的硬度,耐用度可提高2-5倍,切削速度可提高20%-40%o

硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上,涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物,一般采用化学气相沉积法(CVD法)。我国株洲硬质合金厂生产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9μm,表面硬度可达2500-4200HV。

目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速。处于领先地位的瑞典,在车削上使用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%,在铣削方面已达到50%以上。但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料,也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。

在刀具涂层领域,仍然有很大的市场空间,除了汽车工业这一传统行业外,航空航天、军工、风电也是企业重点关注的市场。此外,虽然今天几乎所有加工行业所使用的刀具都被添加了涂层,但对于其它行业所使用的部件和工具来说,这还远远没有成为一项规则。在其它不同行业的许多部件上采用物理气相沉积涂层,这个潜在市场仍然有极大空间有待开发。物理气相沉积溅射技术已经可以用来在低至100℃的相对较低的温度下沉积涂层,这为这些涂层的使用打开了全新的市场。

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