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            PVD涂層加工?技術已廣泛應用于切割類及焊接刀具異形刀具等的涂層處理
            發布時間:2018-12-26 瀏覽:

                  鍍鈦工藝可用于多種材質基體的涂層

                   PVD涂層加工開始應用在提高機械力學性能的硬質膜方面,制備的薄膜具有高硬度、低摩擦系數、很好的耐磨性和化學穩定性等優點。最初在高速鋼刀具領域的成功應用引起了世界各國工具制造業的高度重視,人們在開發高性能、高可靠性涂層設備的同時,也在硬質合金、陶瓷類刀具中進行了更加深入的涂層應用研究。PVD工藝對環境無不利影響,符合現代綠色制造的發展方向。

                   PVD鍍鈦工藝處理溫度可控制在150~500℃以下,因此鍍鈦工藝可用于多種材質基體的涂層,不僅具有多姿多彩的裝飾效果,更重要的是采用PVD技術可使涂層具有優異的理化特性,大幅度強化基體表面諸如硬度、摩擦系數等物理特性指標。

            離子真空鍍膜技術的特點和用途:

            真空離子鍍鈦應用的就是PVD技術。

                   金屬在特定環境下(壓力,溫度,電磁場等)與各種氣體(氬氣,氮氣,氧氣及乙炔氣等)產生綜合作用形成等離子體,經過加速后,等離子體涌向被鍍工件表面,形成牢固的膜層。該鍍鈦膜層細密均勻,結合力強,硬度高,防腐耐磨,具有良好的導電性和自潤滑性能,同時色澤豐富多樣,因此真空鍍鈦不僅是提高材料使用性能的有力手段,在裝飾上同樣是提升檔次,提高附加值的最佳選擇。

                  刀具涂層前涂層后的比較, 根據刀具制造企業對金屬切削原理研究,在正常切削時,刀具的磨損主要包括以下幾種:后刀面磨損;前刀面磨損,即月牙洼磨損;前后刀面同時磨損。 

            刀具涂層前涂層后的比較

                 根據刀具制造企業對金屬切削原理研究,在正常切削時,刀具的磨損主要包括以下幾種:后刀面磨損;前刀面磨損,即月牙洼磨損;前后刀面同時磨損。 

                 刀具涂層技術是指在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼(HSS)基體表面上,利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物,刀具涂層作為一個化學屏障和熱屏障,減少了刀具與工件間的摩擦、擴散和化學反應,從而減少了月牙洼磨損。刀具涂層具有表面硬度高、化學性能穩定、耐熱耐氧化、耐磨性好、摩擦因數小和熱導率低等特性。昆山天恩鍍鈦廠所做的涂層刀具與未涂層刀具的切削狀況,未涂層刀具,因摩擦系數大等原因存在嚴重的積屑瘤,涂層后的刀具,摩擦系數小,無明顯積屑瘤。


            現狀及國內外發展趨勢

                  隨著基礎工業及高新技術產品的發展,對優質、高效表面改性及涂層技術的需求向縱深延伸,國內外在該領域與相關學科相互促進的局勢下,在諸如“熱化學表面改性”、“高能等離子體表面涂層”、“金剛石薄膜涂層技術”以及“表面改性與涂層工藝模擬和性能預測”等方面都有著突破的進展。

            1.熱化學表面改性技術現狀及發展趨勢

                  國外近年來重視對“可控氣氛條件和真空條件下的滲碳,碳氮共滲等技術的研究,并已實現工業化。而在我國應用很少,相關的技術研究工作亦不夠??煽貧夥諠B碳和真空滲碳技術是顯著縮短生產周期,節能、省時,同時可提高工件質量,不氧化、不脫碳,保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性,并減少熱處理后機加工余量及清理工時。

            目前國際上碳勢控制和監測,滲層布型控制等方面的研究成果已應用于實際生產,并用計算機進行在線動態控制。 

            2.PVD、CVD、PCVD技術現狀及發展趨勢

                  各種氣相沉積是當前世界上著名研究機構和大學競相開展的具有挑戰的性的研究課題。目前該技術在信息、計算機、半導體、光學儀器等產業及電子元器件、光電子器件、太陽能電池、傳感器件等制造中應用十分廣泛,在機械工業中,制作硬質耐磨鍍層、耐腐蝕鍍層、熱障鍍層及固體潤滑鍍層等方面也有較多的研究和應用,其中TiN等鍍膜刀具的普及已引起切削領域中的一場革命,金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱,并已向實用化方面推進。在不同PVD鍍鈦、CVD工藝的基礎上,通過發展和復合很多新的工藝和設備,如IBAD、PCVD與空心陰極多弧復合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復合裝置、等離子體浸沒式離子注裝置等不斷將該類技術推向新的高度。與國外的發展相比,我國在上述方面雖研究較多,但水平有較大差異,在實用化方面差距更大。

            3.高能等離子體表面涂層技術現狀及發展趨勢

                  該技術是增加表面物理化學反應,獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強和控制陰極電弧等離子體的產生和作用,美國、日本、德國大力發展該技術。等離子體增強電化學表面改性技術,是目前國際上較活躍的開發研究領域,對于鋁、鈦等材料,通過等離子體調光放電手段,增強電化學處理效果,在金屬表面上生成致密氧化鋁和其它氧化物陶瓷膜層,可使基體具有極高性能表面,是先進制造工藝的前沿技術,在機加工用刀具和模具行業也有很了的應用前景。

            4.金剛石薄膜涂層技術

                  金剛石具有極好的物理性能,在形狀復雜的刀具、模具、鉆頭等工件表面沉積上一層很薄的金剛石薄膜,可提高工件的使用性能,并滿足一些特殊條件的需求。近年來,由于金剛石薄膜的優異性能以及廣泛的應用前景,日本、美國、西歐均進行大量的研究工作,并開發了多種金剛石涂層工藝技術,已在國內外掀起金剛石涂層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石涂層和基體結合強度,大面積快速沉積金剛石涂層技術,產業化生產涂層金剛石薄膜設備系統等關鍵技術方面國外已取得突破性進展,美國、瑞典等國已推出金剛石金屬切削工具供應市場,而我國該技術還沒有達到實用水平,急待開發并實現產業化。

            5.多元多層復合涂層技術的現狀及發展趨勢

                  單一的表面涂層不能滿足表面工程設計中苛刻的工況條件,任何表面處理均有其不同的優缺點,因為利用不同涂層材料的性能優點,在基體表面形成多元多層復合涂層(含萬分漸變的梯度層)具有重大的意義。國外已開展單層涂層厚度為納米級,層數在100層以上的多元多層復合涂層技術的研究,所制備的涂層具有較高的耐腐性、韌性和強度,和基體的結合強度也好,表面粗糙度低,這對直精高速工削機械加工十人有利。國外已列入主要發展方面,予計在納米級精細涂層材料研究和應用領域會有新的突破。因為復合涂層技術具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能,能擴大涂層制品使用范圍,延長使用壽命,是一項在下一世紀會得到迅速發展的技術。我國目前已開始研究,并取得初步成果,但還存在一些問題有待于解決。

            6.表面改性與涂層工藝模擬和性能預測的現狀及發展趨勢

                  表面改性與涂層技術作為表面工程的重要組成部分,已經滲透到傳統工業與高新技術產業部門,根據應用的要求反過來又促進表面功能覆層技術的進一步發展。根據使用要求,對材料表面進行設計、對表面性能參數進行剪裁,使之符合特定要求,并進一步實現對表面覆蓋層的組織結構和性能和預測等,已成為該領域重要研究方向。國外已對CVD、PVD以及其它表面改性方法開展計算機模擬研究,針對CVD過程進行模擬,采用宏觀和微觀多層次模型,對工藝和涂層各種性能和基體的結合力進行模擬和預測;對滲碳,滲氮工件滲層性能應力等進行計算機模擬等等,人們可以更好地控制和優化工藝過程。我國這方面的研究剛處地超步階段


            真空鍍鈦的運用范圍比較廣,那它有什么特點了,今天我們來分析一下: 

                 PVD鍍鈦是廣泛應用的工業超硬薄膜技術,以其高硬度、低磨損率、低磨擦系數、強抗腐蝕性、抗黏著性等優越的使用性能廣泛應用于模具工業中。在模具的使用過程中,早期失效經常出現。失效的因數通常是磨損、腐蝕、融合、粘著等。其問題不單是拖延生產周期,也大大增加了生產成本,進而影響企業競爭力。為此,業界陸續推出不同的解決方案,而真空鍍鈦(PVD)表面處理技術是倍受青睞的方案,能最有效的解決上述難題。PVD涂層技術可以廣泛應用于各類磨損、咬合、腐蝕、粘著、融合等而引起失效的工具、模具、機械零件、醫療器械等。其中,因磨損引起的失效的產品(如:沖裁、冷鐓、粉末成型等)涂層后可提高壽命2-20倍以上;因咬合引起產品或模具的拉傷問題(如:引伸模、拉伸模、翻邊模等),涂層后可以從根本上予以解決。



            PVD涂層加工技術已廣泛應用于切割類及焊接刀具異形刀具等的涂層處理


                涂層是涂于金屬,塑料等表面上的薄層,起到保護,裝飾,防滑,耐磨等作用。涂層技術的開發起于二十世紀,二十世紀六十年代以來,CVD技術廣泛應用于刀具的表面處理。二十世紀七十年代末,工藝處理溫度可降低到500℃以下,PVD技術在八十年代得到迅速推廣,至八十年代末,PVD技術在刀具涂層領域占有較大比重。PVD涂層技術在刀具領域的迅速應用,引起了制造業的高度重視,漸漸開發出了性能更高的涂層設備,同時其應用領域也得到了極大的拓展。目前,PVD涂層技術已廣泛應用于切割類刀具、焊接刀具、異形刀具等的涂層處理。


                 PVD涂層加工是英文Physical Vapor Deposition(物理氣相沉積)的縮寫,是指在真空條件下,采用低電壓、大電流的電弧放電技術,利用真空鍍膜設備氣體放電使鈦板蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離,利用電場的加速作用,使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上。


                 沖壓模具經納米PVD涂層涂覆后外表可具有極低的摩擦系數,削減加工受力。模具經納米PVD涂層涂覆后外表硬度可以增加4到10倍,可大幅削減外表磨耗保護模具精度,特別是用于高精細和精密的加工時可獲得十分優良的外表質量。冷沖成形及拉伸模具經納米模具涂層涂覆后可顯著下降摩擦力,明顯削減加工中發生的刮痕及磨耗的現象發生的概率。因而可增加使用的期限,大幅的減少出產成本。  

                    優點:  

                    1.摩擦系數下降,減小加工受力  

                    2.加大外表硬度,大大增加使用期限  

                    3.防止商品拉毛、拉傷,大幅提高商品質量  

                    4.省去卸模、拋光再裝模的煩惱,減少維護的成本。  

                    金屬成型出產中常見的問題是模具磨損,粘著磨損以及各種形式的外表損害。模具涂層對于以上疑問,選用合適涂層,可以有效處理上述疑問。模具PVD涂層具有杰出的潤滑性,在金屬成型職業獲得杰出的運用作用。


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