Trend rozwoju powłoki PVD

Obecny rozwój technologii powlekania PVD na świecie ma cztery główne trendy.

1. Kompozycja powłokowa będzie miała tendencję do dywersyfikacji i złożenia

Pierwsza generacja powłok PVD była głównie TiN. Na tej podstawie opracowano powłoki TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC i inne powłoki z jednego metalu. Wraz z dalszym rozwojem technologii osadzania PVD, wielowarstwowe powłoki z stopów metali na bazie aluminium, takie jak TiAIN i TiAICN, opracowywano jeden po drugim. Odporność na zużycie i czerwona twardość tych powłok są znacznie wyższe niż powłok pojedynczych metali i można je stosować w przypadku wyższych prędkości skrawania, takich jak hobbing (do 150 m / min). Później ludzie rozważali możliwość nałożenia na narzędzie różnego rodzaju powłok, aby uzyskać zalety różnych powłok, takich jak TiN + TiCN + TiN, TiN + TiAlN, TiAIN + WC / C, itp.

W ostatnich latach technologia powlekania PVD zrobiła kolejny krok naprzód. Wiele firm zajmujących się powlekaniem opracowało i zastosowało technologie powlekania pulsacyjnego, takie jak technologia P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) firmy Balzers w Szwajcarii. I technologia HIP_ (High Ion Pulse) firmy Cemecon, Niemcy. Obie te nowe technologie wykorzystują impulsowe elektrony do aktywacji celu odparowania łuku. Ponieważ proces może działać w atmosferze tlenu, tak teoretycznie, prawie każdy tlenek metalu (np. A12O3, ZrO2, Cr2O3, Ta205 itd.) I ich złożone powłoki mogą być osadzane w tym procesie.

2. Rozwój zastosowań powłok jest bardziej ukierunkowany

Aby sprostać różnym wymaganiom, projektowanie i rozwój powłok są coraz bardziej ukierunkowane. W celu spełnienia charakterystyk i wymagań różnych obszarów zastosowań, takich jak wiercenie, frezowanie, suche hobbing, tłoczenie, ciągnienie itp., Opracowuje się powłoki o względnych zaletach w tym zakresie. Po ciągłych wysiłkach i próbach osiągnięto sukcesy w pewnych dziedzinach, takich jak nakładanie powłok o wysokiej zawartości aluminium TiX (Al: Ti-2: 1) na frezowanie, powłoka AICrN bez powłoki Ti na szybkim, suchym hobbingu, kompozyt powłoka CrN + TISIN przy wierceniu, powłoka kompozytowa TIN + TCX na formie ciągnionej. Ich żywotność na powierzchni jest znacznie lepsza niż w przypadku innych powłok. Ponadto, wszystkie celowane powłoki odporne na korozję (powłoka Crx), "samosmarujące (powłoka WC / C), obróbka miękkiego materiału (powłoka MoS2) i obróbka materiału o wysokiej twardości (CBN, powłoka Dimond) są szeroko stosowane. wraz z ciągłym rozwojem technologii powlekania PVD, nowe ukierunkowane powłoki będą nadal rozwijane w celu ich zastąpienia.

3. Zdeponowane cząstki powłoki mają zwykle rozmiar nanometryczny

Wraz z rozwojem nanotechnologii i rozwojem technologii powlekania, nano-narzędziowa powłoka przyciągnęła również uwagę wielu badaczy i firm zajmujących się powlekaniem PVD. Nanokrystalizacja osadzonych cząstek powłoki może zwiększyć siłę wiązania pomiędzy powłoką i podłożem, jednocześnie zmniejszając chropowatość powierzchni powłoki. Obecnie większość osadzonych cząstek powłoki jest nadal duża. Chociaż istnieją tak zwane powłoki nanoskalowe, na ich ostatecznej powierzchni wciąż można znaleźć większe cząstki, a powierzchnia powłoki jest nadal szorstka. Zmniejszenie wielkości osadzonych cząstek powłoki i utrzymanie stabilności procesu w celu uniknięcia dużych nienormalnych cząstek stanie się kolejnym kierunkiem wywoływania powłoki. Specjalnie do zastosowania na lustrzanej powierzchni, chociaż niektóre firmy opracowały powłokę lustrzaną, jakość i stabilność są słabe, a proces jest zbyt skomplikowany. W przyszłości nanokrystalizacja cząstek powłoki i nanometryczna grubość warstwy powłoki będą głównym kierunkiem rozwoju, co ma ogromne znaczenie dla poprawy ogólnej wydajności powłoki i zmniejszenia naprężeń między warstwami, i zwiększy gładkość powierzchni lustra i dodatkowo rozszerza zastosowanie powłok w przemyśle formowania precyzyjnego.

4. Temperatura procesu powlekania jest coraz niższa

Od temperatury osadzania około 1000 ° C dla ogólnej warstwy powlekającej CVD do około 500 ° C dla powłok PVD i PECVD, zmniejszono temperaturę osadzania powłoki. W związku z tym zakres zastosowania warstwy powlekającej jest również powiększony, ale temperatura osadzania około 500 ° C nadal ma niekorzystny wpływ na obrabiany przedmiot, taki jak odkształcenie i zmniejszenie twardości podłoża. Dlatego wymagane są specjalne wymagania dotyczące obróbki wstępnej powleczonego przedmiotu obrabianego. Na przykład temperatura tempera- tury przedmiotu obrabianego nie może być niższa niż temperatura powlekania. Niższe powłoki termiczne, takie jak temperatura powlekania poniżej 200 ° C, wyeliminują te ograniczenia, co powoduje, że więcej rodzajów materiałów dostępnych do powlekania, a wybór wczesnej obróbki cieplnej jest bardziej elastyczny. Jednocześnie zastosowanie powłok niskotemperaturowych zmniejszy również zużycie energii przez urządzenia do powlekania i będzie miało pewien wpływ na ochronę środowiska w zakresie oszczędzania energii. Ponadto, obniżenie temperatury powlekania skróci czas ogrzewania i chłodzenia, a następnie skróci cykl dostarczania powłoki. Tak więc powłoki niskotemperaturowe będą promować zastosowanie i popularyzację powłoki i staną się ważnym kierunkiem rozwoju powłoki PVD. Obecnie niektóre firmy powlekające opracowały powłokę kriogeniczną (temperatura powlekania wynosi zaledwie 250 ° C). Jednak ze względu na niestabilność procesu i słabą przyczepność między powłoką a podłożem, nie wykonano żadnych istotnych zastosowań i wymaga ona dalszych ulepszeń.