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行業(yè)專業(yè)知識
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PVD涂層
PVD鍍膜技術(shù)在切削刀具應(yīng)用之最新發(fā)展趨勢
發(fā)布時間:2021-09-30 瀏覽次數(shù):2331次
一、在各種被加工材料中,沃斯田不銹鋼、高錳鋼、淬硬鋼、復(fù)合材料和耐磨鑄鐵等材料加工難度很高,但隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這些材料的用量不斷增加。同時,今后隨著各行各業(yè)對用材要求的不斷提高,更多的新材料會出現(xiàn),如在航天工業(yè)領(lǐng)域,鈦合金、鎳基合金以及超耐熱合金、陶瓷等難加工材料,每一種新型材料都對切削加工提出了新的挑戰(zhàn)。
覆膜刀具的出現(xiàn)是刀具材料發(fā)展中的一次革命,采用鍍膜技術(shù)可有效提高切削刀具使用壽命,使刀具獲得優(yōu)良的整體機(jī)械性能,從而大幅度提高機(jī)械加工效率。因此,工業(yè)先進(jìn)國家使用的覆膜刀具在切削刀具中占的比例越來越大,約達(dá)70%~80%的比重。所示為刀具鍍膜的發(fā)展歷程,從第一代的單一膜層逐漸發(fā)展到多元多層膜層,以滿足不同材料及切削環(huán)境的切削加工。
pvd真空鍍膜
二、技術(shù)發(fā)展動向
(一)薄膜的多元化及服務(wù)的客制化
進(jìn)入21世紀(jì)的PVD技術(shù)與1990年代相比,已發(fā)生了極大變化,從單一的TiN、TiCN、TiAlN發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)十種鍍膜型態(tài),針對不同的切削加工應(yīng)用條件,可對薄膜成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇,透過適當(dāng)?shù)闹苽浼夹g(shù),以獲取令人滿意的切削效果。例如在齒輪加工中,除了對 zz覆膜刀具的使用壽命有嚴(yán)格要求外,如何保證齒輪的精度及表面質(zhì)量同樣至關(guān)重要,因此目前普遍采用的是復(fù)合膜層,即硬涂層+軟涂層,當(dāng)然對于不同的鍍膜廠商而言,達(dá)成此目的的制程方法不盡相同;而在高速銑削加工中,往往只采用硬質(zhì)涂層。此外客制化服務(wù)的概念初步形成,例如Platit公司的鍍膜設(shè)備采用了開放式工作模式,可針對不同的客戶隨時開發(fā)更適合的鍍膜技術(shù)。
(二)高速及干式切削之鍍膜技術(shù)的開發(fā)
在高速加工或干式切削過程中,溫度成為影響刀具使用壽命的主要原因,因此提高薄膜的高溫性能、保證覆膜刀具的紅硬性成為近幾年P(guān)VD技術(shù)的開發(fā)重點(diǎn)。欲改進(jìn)氮鋁鈦膜層,提高薄膜中Al的含量是有效方法之一,因此出現(xiàn)了所謂的AlTiN鍍層(Al含量大于50%),應(yīng)該說隨著Al含量的增加(在一定范圍內(nèi)),薄膜的整體效能有所提升,但仍有一些關(guān)鍵技術(shù)有待解決:比如說,如何在生產(chǎn)過程中完成這種鍍膜,尤其當(dāng)Al含量超過65%時,在這種膜層中如何控制AlN的晶體結(jié)構(gòu)等。從最新的發(fā)展來看,各鍍膜業(yè)者已透過其他的薄膜技術(shù)解決了高速、高溫切削加工問題,如Balzers的AlCrN鍍膜、Platit的(nc-Ti1-xAlxN)/(αSi3N4) 鍍膜、CemeCon的TINALOX鍍膜、Metaplas的AlTiN-saturn鍍膜都具有優(yōu)異的高溫性能,并已成功應(yīng)用于高速、干式切削加工領(lǐng)域。
五金鍍膜
(三)膜層組織結(jié)構(gòu)之改善
目前在PVD市場中,陰極電弧離子鍍技術(shù)仍占主導(dǎo)地位,但與先前不同,無論哪一個采用陰極電弧離子鍍技術(shù)的公司,都試圖透過硬件的開發(fā)及制程的調(diào)整來改善膜層的組織結(jié)構(gòu),避免“液滴”和柱狀晶的產(chǎn)生。尤其是隨著奈米概念的出現(xiàn),致使陰極電弧薄膜涂層組織獲得根本的改善,采用該技術(shù)得到的膜層表面粗糙度Ra值已小于0.15μm,因此使得陰極電弧涂層的整體效能得以提高,并為市場所接受。
(四)PVD鍍膜領(lǐng)域的新概念
眾所周知,與PVD技術(shù)相對應(yīng)的是CVD技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)結(jié)合強(qiáng)度高、膜層厚,并且可以涂鍍α-Al2O3膜層,因此更適合于中型、重型切削的高速、干式粗加工及半精加工領(lǐng)域。如何利用PVD技術(shù),開發(fā)出Al2O3鍍膜技術(shù),實(shí)現(xiàn)厚膜鍍層,將PVD涂層技術(shù)擴(kuò)展到粗加工及半精加工領(lǐng)域,這一直是該行業(yè)亟待解決的難題。而CemeCon公司在該領(lǐng)域的研究已取得了突破性的進(jìn)展,也預(yù)示著PVD技術(shù)新時代的到來。
(五)具有里程碑意義的奈米鍍膜技術(shù)
隨著奈米技術(shù)的發(fā)展及涂鍍技術(shù)的進(jìn)步,應(yīng)用在刀具的奈米鍍膜材料亦引起廣大研究者的關(guān)注。奈米鍍膜主要有兩種:奈米多層結(jié)構(gòu)及奈米復(fù)合結(jié)構(gòu),刀具中最為常見的應(yīng)用是奈米多層結(jié)構(gòu)鍍膜,一般是由晶格常數(shù)相近的各單層硬質(zhì)膜材料交疊組成,可能得到與組成此一多層結(jié)構(gòu)的各單層膜層的效能差異顯著的全新鍍膜。這是一種人為可控的一維周期結(jié)構(gòu),交替沉積單層涂層不超過5~15nm。
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制備PVD涂層有哪些常見表面缺陷及其處理方法
等離子噴涂利用壓縮電弧技術(shù)進(jìn)行噴涂
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制備PVD涂層有哪些常見表面缺陷及其處理方法
PVD涂層是工業(yè)生產(chǎn)常用的刀具涂層,也是發(fā)展時刻較長的刀具涂層,在切削刀具、工模具等精加工行業(yè)有廣泛應(yīng)用。不過,跟著工業(yè)化生產(chǎn)水平的提高,關(guān)于刀具涂層的要求也越來越高。雖然制備辦法在不斷進(jìn)步,然而制備過程中依然難免會存在某些缺點(diǎn),這也是不可避免的。 一、PVD涂層制備過程中的常見外表缺點(diǎn) 1、大液滴 是PVD涂層制備過程中,
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什么是PVD涂層?
PVD涂層工藝中最常見的是真空蒸鍍和濺射鍍膜、離子鍍等都稱為物理氣相沉積。PVD涂層應(yīng)用廣泛,從高精密加工刀具、裝飾件、高要求機(jī)械零部件到各類模具等都有廣泛用途的一種環(huán)保表面處理方法,在不影響工件尺寸的情況下,PVD膜可以用來改善表面外觀、提高表面強(qiáng)度、增強(qiáng)耐磨性,而且具有很好的導(dǎo)熱、防腐蝕、自潤滑能力。 PVD涂層的潛在應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。PVD涂
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PVD鍍膜涂層在醫(yī)療器械中的價值
將PVD涂層應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備可以提供美學(xué)和功能優(yōu)勢。以下是一些常見問題的解答。 物理氣相沉積(PVD)是一種真空鍍膜工藝,許多人知道常用于提高切削刀具的性能。但寧波智科涂層技術(shù)有限公司的真空涂層設(shè)備可以提供陰極電弧PVD涂層服務(wù),可提供更硬,更潤滑的產(chǎn)品,與未涂層工具相比,可將工具壽命提高10倍。耐磨表面。 此外,醫(yī)療設(shè)備制造商越
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刀具涂層的發(fā)展歷程
常規(guī)的過渡族金屬氮化物涂層,像TiN、CrN等早已被廣泛應(yīng)用,但現(xiàn)代實(shí)際加工條件的愈加苛刻及更高的切削加工精度要求使得它們無法滿足,故相繼開發(fā)出成分多元化、功能多樣化的涂層。新型涂層具有比傳統(tǒng)涂層更高的硬度和抗高溫氧化能力,已成為當(dāng)今具涂層發(fā)展的重要方向。 常規(guī)涂層 (1)氮化鈦(TiN)涂層:TiN是利用PVD技術(shù)制備的一種最
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