類金剛石(Diamond-likecarbon,DLC)涂層具有良好的減摩、耐磨性能,已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn).由于受基體材料的成分,以及DLC涂層材料與基體材料的性質(zhì)不同的影響,制備的涂層內(nèi)應(yīng)力較大,與基體的結(jié)合力差.添加過渡層,摻雜第三元素和制備多層結(jié)構(gòu)涂層是提高界面結(jié)合力與熱穩(wěn)定性的有效措施.介紹了類金剛石薄膜的性質(zhì)、制備工藝以及在金屬加工、汽車零部件、醫(yī)療器械、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用,展望了類金剛石涂層的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢.DLC膜的耐磨性、減摩性和耐腐蝕性可以明顯提高齒輪和芯軸等運(yùn)動部件的使用性能和壽命。涂層(coating)是涂料一次施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜。江蘇汽車配件DLC涂層加工
AlCrN涂層的制備需要關(guān)注的問題包括:①AlCrN物相織構(gòu)的有效控制。理想的AlCrN涂層應(yīng)具備(111)晶面的擇優(yōu)取向;②AlCrN涂層制備過程中,其導(dǎo)電性的影響;③AlCrN涂層表面的光整性及其切削過程中與被加工材料的粘連性。與TiAlN相比略顯粗糙,高倍下呈片狀或點(diǎn)狀結(jié)構(gòu),并伴有夾雜。常溫下CrAlN具有更高的硬度,可明顯減少磨損和摩擦;而在實(shí)際應(yīng)用中AlCrN則更是表現(xiàn)出優(yōu)良的抗高溫氧化性能,即使溫度達(dá)到1000℃時其硬度也可保持在27GPa以上。對于切削刀具的涂層,在切削刃部則易產(chǎn)生堆積。在加工過程中,原始態(tài)的AlCrN涂層易于與鐵基材料發(fā)生粘連,影響加工質(zhì)量,因此其后處理至關(guān)重要。PVD涂層技術(shù)DLC涂層表面呈黑色,具備質(zhì)量穩(wěn)定,與基體結(jié)合力好。
近年來,DLC涂層在工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越普遍的技術(shù)應(yīng)用,尤其是自20世紀(jì)90年代中期以來,作為汽車零部件保護(hù)性涂層得到快速發(fā)展。DLC涂層具有獨(dú)特的高硬度和低摩擦系數(shù),并且具有極強(qiáng)地不與金屬材料粘結(jié)的性能。因此,這種涂層技術(shù)成為汽車行業(yè)應(yīng)用的理想選擇。DLC涂層的分類:DLC(金剛石膜)涂層設(shè)備主要是(集)直流磁控濺射、中頻濺射和電弧離子蒸騰三種技能,結(jié)合線性離化源和脈沖偏壓涂層可提高沉積顆粒細(xì)化膜功能,可在金屬產(chǎn)品和非金屬表面涂合金膜、化合物膜、多層復(fù)合膜等。DLC涂層設(shè)備技術(shù)作為一種生產(chǎn)特定膜層的技術(shù),普遍應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)日。DLC涂層設(shè)備技能有蒸騰涂層、濺射涂層和離子涂層三種方式。DLC涂層設(shè)備在中間設(shè)置真空室,在真空室左右兩側(cè)設(shè)置左右門,蒸騰DLC涂層設(shè)備配備蒸騰設(shè)備和磁控設(shè)備。蒸騰DLC涂層設(shè)備可在雙門上預(yù)留兩個設(shè)備的接口,以備需要時更換。
目前比較常用的兩種刀具涂層工藝為化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition)和物理的氣相沉積法(PhysicalVaporDeposition)。PVD是在真空條件下,采用電弧放電技術(shù)使靶材蒸發(fā)并與周圍氣體一起電離,金屬原子通過氣相反應(yīng)過程,利用電場的加速作用,在基體表面沉積出具有某種功能的涂層。CVD沉積溫度高達(dá)1000-1100℃,超出了許多材料的處理溫度,即使采用硬質(zhì)合金也會產(chǎn)生G相缺陷,另外可用CVD工藝涂層材料的類別較少,應(yīng)用于切削刀具只TiC、TiN、TiCN、Al2O3等。PVD加工溫度一般在250-450℃之間,較CVD處理工藝溫度低,不改變基體材料強(qiáng)度,故刃口可刃磨至十分鋒利,易切入工件,更有利于切削加工;降低了表面的摩擦系數(shù),減少了因摩擦而引起的彈、塑性變形,減小了切削熱的產(chǎn)生量;不使用切削液,對環(huán)境影響較小,符合綠色制造發(fā)展方向。真空涂層機(jī)PVD涂層技術(shù)適用于各種加工要求和工件材料的高速鋼和硬質(zhì)合金工具。
DLC涂層就是一種采用PVD處理方法獲得的涂層。DLC是英文DiamondLikeCarbon的簡稱,即類金剛石涂層。我們知道碳原子和碳原子之間以不同的方式結(jié)合,會產(chǎn)生不同的物質(zhì):金剛石(diamond)——碳碳以sp3鍵(一個C原子被另外3個C原子所圍繞并形成共價鍵,表現(xiàn)出硬度高的特性。)的形式結(jié)合;石墨(graphite)——碳碳以sp2鍵(其C原子緊密以共價鍵連接在一個平面內(nèi),層與層之間的連接很弱。)的形式結(jié)合;而類金剛石(DLC)——碳碳則是以sp3和sp2鍵的混合形式結(jié)合,應(yīng)用于活塞環(huán)上的DLC涂層還含有C-H等雜相,通常為非晶態(tài)或含有部分納米晶。DLC涂層在鋰電設(shè)備中的應(yīng)用。四川縫紉機(jī)配件黑金剛涂層供應(yīng)商
常溫下CrAlN具有更高的硬度,可明顯減少磨損和摩擦。江蘇汽車配件DLC涂層加工
PVD技術(shù)在高速鋼刀具領(lǐng)域的成功應(yīng)用引起了世界各國制造業(yè)的高度重視,人們在競相開發(fā)高性能、高可靠性涂層設(shè)備的同時,也對其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展尤其是在硬質(zhì)合金、陶瓷類刀具中的應(yīng)用進(jìn)行了更加深入的研究。研究結(jié)果表明:與CVD工藝相比,PVD工藝處理溫度低,在600℃以下時對刀具材料的抗彎強(qiáng)度無影響;薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力,更適于對硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層;PVD工藝對環(huán)境無不利影響,符合現(xiàn)代綠色制造的發(fā)展方向。隨著高速切削加工時代的到來,高速鋼刀具應(yīng)用比例逐漸下降、硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具應(yīng)用比例上升已成必然趨勢,因此,工業(yè)發(fā)達(dá)國家自九十年代初就開始致力于硬質(zhì)合金刀具PVD涂層技術(shù)的研究,至九十年代中期取得了突破性進(jìn)展,PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金立銑刀、鉆頭、階梯鉆、油孔鉆、鉸刀、絲錐、可轉(zhuǎn)位銑刀片、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。江蘇汽車配件DLC涂層加工
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