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PVD工艺与技术

PVD工艺与技术

发布日期:2019-03-23 作者: 点击:

PVD硬质薄膜涂层工艺介绍

PVD涂层传统上沉积在切削工具和成形工具上以延长工具的寿命。PVD涂层种类繁多,可选择具有极高硬度(2000 – 3500Hv)的涂层; 涂层的选择取决于应用。涂料具有不同的性质,如硬度,化学成分,颜色和摩擦系数。

PVD涂层工艺基本上是高真空室内的原子等离子喷涂处理。该过程在高温(高达450°C)下进行,并且是“视线”操作。沉积的普通涂层是氮化钛(TiN),碳氮化钛(TiCN),氮化铬(CrN)和氮化铝钛(AlTiN),它们的许多变体也是可用的。所有类型的工具都可以进行涂层,包括铣削,钻孔,冲压,穿孔,成型,齿轮切削和冲孔。所有高速钢,硬质合金和许多其他工具钢都可以涂层。PVD涂层通常厚度小于6微米,并且与涂层表面的纹理完全一致。首先检查要涂覆的工具或部件,以确保涂层的适用性,然后使用自动多步骤工艺清洁,以确保它们在物理和化学上清洁。这对于涂层操作的成功至关重要。

PVD工艺

PVD工艺的优点

更长的刀具寿命 – 与未涂层相比,典型的增加300%至1000%

提高生产力 – 工具可以在更高的进给和速度下运行

厚度均匀 – 不会改变部件或部件的临界尺寸公差

耐腐蚀 – 热稳定和化学稳定

不受大多数酸和碱的影响

更光滑的工件表面 – 未涂层表面摩擦系数的一半,可在加工过程中获得更好的表面光洁度,并在铸造操作中获得更好的脱模效果

降低维护成本 – 刀具寿命的显着增加意味着更换刀具更少,停机时间更短

由于涂层工具上的磨损区域显着减少,因此可能产生更多的再研磨

减少磨损

减少摩擦(增加润滑性)

少用切削油

提高质量

提高性能

工作温度升高

减少机器的停机时间

降低人工成本

降低了工具成本

减少重新测试批次的时间

PVD涂层的前提条件

可涂覆的材料包括碳化物,高速钢,热加工工具钢,某些铜合金,不锈钢和可氮化合金钢。如果冷作工具钢在二次硬化温度下回火至少三次,则可对其进行涂层。通常,所有能够承受500ºC涂层温度而不会软化或变形的材料都可以成功进行PVD涂层。某些涂层在600ºC下涂覆,这些涂层通常仅适用于硬质合金基材。如果钎焊材料耐温(熔点> 600°C)且不含镉或锌,也可以涂覆钎焊部件。

可以涂层的材料

所有二次硬化工具钢
– HSS等级,示例:T-15,M-2,M-35,M-42,ASP等级
– 冷作工具钢,示例:D-2,A-2
– 热作工具钢,例子:H-13,H-11

不锈钢
– 300系列(奥氏体)不锈钢,400系列(马氏体)不锈钢,可时效硬化Ph不锈钢(H-950以上)实例:304,420,410C,17-4 Ph

硬质合金和金属陶瓷 – 所有硬质合金牌号均可接受

硬质合金和金属陶瓷 – 所有硬质合金牌号均可接受

硬质合金刀头 – 当钎焊材料不含锌和镉时可以进行涂层

注意:在发送硬质合金刀头涂层以验证钎焊材料含量之前,请先咨询Surface Technology Coatings。

预硬钢,例如:P20

其他
– Ampcoloy 940,945等,铍铜,钛和钛合金,镍和镍合金,铬镍铁合金,蒙乃尔合金,航空航天和难熔金属和合金
材料可以涂层但可能会失去硬度,经过回火温度低于450°C的热处理材料(如碳钢和低合金钢)会因涂层温度而损失硬度点。

不能用PVD涂薄膜的材料

在固定或永久位置胶合,钉扎,压紧或拧紧在一起的组件,工具或零件。任何含有锌,锡或镉和其他低蒸气压合金添加剂的合金材料。含铅合金,易熔合金和大多数具有低熔点的铝,锌和镁合金。

适合PVD硬薄膜涂层的表面

具有光亮表面的精细研磨表面适合涂层附着力。地面应无烧伤,开裂和砂轮上釉。由于磨削温度较低,易切削CBN砂轮可为涂层提供出色的表面。

专业清洁后可涂覆的工具表面

铣削或加工表面

EDM切割表面

通过剃须切割表面

高温钎焊

黑色或蒸汽氧化物表面

氮化表面

抛光或研磨表面

玻璃珠表面

这些表面可以成功涂覆。然而,由于表面条件的变化,可能需要进行测试以获得上好的涂层附着力。

其他表面在涂层前需要特殊处理

生锈的表面

带油漆或蜡标记的工具

带有布局模具或保护性塑料涂层的工具

镀铬表面

镀镍表面

使用过的模具或模具应无残留物(干燥或湿喷)

黑色氧化物

关于组件的条件

必须保持组件用于涂层; 因此,它们必须具有可以保持未涂层的孔,螺纹或表面。为了涂覆整个组件通常需要两层涂层并相应地充电。必须能够机械地掩盖未涂覆的表面。具有内表面(孔,槽)的部件也可以涂覆。根据部件的几何形状,涂层厚度随孔或槽的深度而减小。盲孔和内螺纹必须没有硬化盐和其他污染物。因此,当要施加PVD硬质薄膜涂层时,强烈建议进行真空热处理。对于之前在涂装前使用过的部件,请告知我们的工作人员,因为需要排气才能优化涂层附着力。


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关键词:PVD工艺,PVD技术,涂层处理工艺

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