比較早應(yīng)用的刀具PVD涂層材料是TiN，是將靶材（金屬固體材料）轉(zhuǎn)換成電離狀態(tài)，在電場作用下金屬離子在工件表面與活化了的氮形成2～4μm厚的薄膜涂層，具有較高的硬度和耐磨性，抗氧化溫度在550～600℃；而進(jìn)入本世紀(jì)后，使用具有一定原子比的鈦鋁合金靶作為靶材，通過磁控濺射法制得的TiAlN涂層正逐漸代替TiN涂層成為主流涂層，其比較高工作溫度可達(dá)1150℃，更好得滿足這種高速高溫切削的需要。TiN涂層刀具適用在低速和低溫切削條件下，磨損形式主要是粘著磨損和磨粒磨損，表面脆性大，抗拉強(qiáng)度低，涂層當(dāng)中常常存在有殘余應(yīng)力。而TiAlN涂層刀具隨著切削速度的增大，切削溫度的提高，刀具表面逐漸形成的致密的Al2O3保護(hù)膜具有潤滑作用，減少了切削摩擦及切屑對于刀具的黏著，使得切削力進(jìn)一步減少。DLC類金剛石膜的性能及其在模具上的應(yīng)用。深圳醫(yī)療類金剛石加工
TiCN涂層具有比TiN涂層更低的摩擦系數(shù)和更高的硬度，鍍了氮碳化鈦涂層的銑刀更加適合于銑削如不銹鋼，鈦合金和鎳合金等堅硬資料，更具耐磨性和高溫穩(wěn)定性，可明顯進(jìn)步刀具的壽數(shù)。三、氮鈦鋁涂層（AlTiN）AlTiN涂層中形成的氧化鋁層能夠有效進(jìn)步刀具的高溫加工壽數(shù)，切削時在刀具前刀面和切屑的界面上可形成一層穩(wěn)定的隋性氧化層，有較好的隔熱性。依據(jù)涂層中所含鋁和鈦的份額不同，AlTiN涂層可提供比TiAlN涂層更高的外表硬度，因而它是高速加工領(lǐng)域又一個可行的涂層選擇。四、氮鉻鋁涂層（AlCrN）AlCrN涂層在高溫條件現(xiàn)出好的紅硬性和高溫穩(wěn)定性，并具有杰出的抗熱腐蝕功能，在加工硬度較低的資料或粘性較大的資料，切削功能要優(yōu)于AlTiN涂層刀具。杰出的抗粘結(jié)性使其在容易產(chǎn)生積屑瘤的加工中成為涂層。涂覆了這種幾乎無形的涂層后，銑刀的加工功能將會改善。塑膠模具類金剛石加工技術(shù)類金剛石(Diamond-like carbon,DLC)涂層具有許多與金剛石涂層相似的優(yōu)異性能。
DLC兼具了金剛石和石墨的特性，由于含有金剛石成分，涂層硬度高，是普通鍍硬鉻環(huán)或氮化環(huán)硬度的2～3倍，具有更高的耐磨損性能，同時由于含有石墨成分，其摩擦系數(shù)極低（0.2以下），降低了環(huán)對缸套的攻擊性，在惡劣潤滑條件下提高了環(huán)的抗拉缸性能，同時對解決活塞環(huán)早期異常磨損效果明顯。同為PVD處理方式獲得，DLC涂層與CrN硬質(zhì)涂層比較，其比較為突出的優(yōu)點(diǎn)是很大程度地降低了活塞環(huán)摩擦功耗。在發(fā)動機(jī)設(shè)計時，為了改善發(fā)動機(jī)的燃油耗，應(yīng)盡可能地將燃燒能量無損地作為驅(qū)動力加以有效利用。減少發(fā)動機(jī)滑動部件摩擦可直接降低這種能量的損失，它直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)燃油耗的改善。資料顯示活塞/活塞環(huán)部分的摩擦隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增加，在發(fā)動機(jī)總摩擦損失中占40～50％，而DLC涂層活塞環(huán)可有效降低摩擦功耗。
在討論類金剛石DLC涂層前有必要介紹一下PVD處理技術(shù)，并理清一個活塞環(huán)行業(yè)內(nèi)存在的概念性問題。所謂PVD即英文PhysicalVaporDeposition的簡稱，意思為物理的氣相沉積，它本是鍍膜行業(yè)一種常用的鍍膜處理方法。物理的氣相沉積法（PVD）又可分為真空鍍，真空濺射和離子鍍等等，在活塞環(huán)DLC涂層上采用的濺射+離子源技術(shù)是把工件經(jīng)清洗烘干等前處理后放進(jìn)封閉的腔室內(nèi)通過抽真空、蒸發(fā)，電離或?yàn)R射等過程，比較終在工件表面形成金屬化合物過渡層和摻雜DLC涂層。金屬離子來源于靶材，PVD處理時根據(jù)不同的金屬靶材和反應(yīng)氣體，會生成不同種類的涂層，如：TiN（金黃色）、ZrN（青黃色）、CrN（銀灰色）、DLC（黑色）等等。類金剛石膜可分為無氫類金剛石碳膜(a-C)和含氫金剛石碳膜(a-C：H)。
DLC類金剛石涂層是一種硬質(zhì)碳覆膜，具有優(yōu)異的耐磨損性和抗膠著性，是能下降零部件突沖、磨損的外表處理工藝，被普遍運(yùn)用于很多機(jī)械零部件的滑動部位，特別是在汽車零部件傍邊有著較多運(yùn)用。一、發(fā)動機(jī)燃油體系零部件的運(yùn)用。為了滿足近年來日趨收緊的排放法規(guī)及改進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，柴油機(jī)噴油器的噴油壓力已超過200MPa。除了燃油本身的光滑性較低外，高壓條件下的滑動還會導(dǎo)致形成所謂“貧油光滑”狀況，因而，現(xiàn)在不僅要求噴油器零件本身有必要具有耐磨損性，還要求其具有按捺突沖副配對資料攻擊性的特性。運(yùn)用具有自光滑性的DLC涂層工藝后，不僅零件本身的磨損大幅削減，還可以經(jīng)過控制DLC類金剛石涂層的硬度，按捺突沖副配對資料的磨損量。二、發(fā)動機(jī)氣門機(jī)構(gòu)零部件的運(yùn)用。氣門挺桿的作用是將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為翻開或封閉燃燒室進(jìn)排氣門的上下筆直運(yùn)動，是坐落凸輪與氣門之間的杯狀零件。因?yàn)橥馆喤c氣門挺桿之間的光滑狀況處于邊界光滑至混合光滑區(qū)域，為削減觸摸部位的實(shí)踐觸摸面積，對凸輪及氣門挺桿頂面實(shí)施鏡面加工，以及涂覆能下降觸摸點(diǎn)突沖的固體光滑劑（DLC涂層）等方法都是較為有用的。類金剛石涂層在活塞環(huán)上的應(yīng)用。深圳醫(yī)療類金剛石加工
通常制備的類金剛石薄膜層殘余應(yīng)力大，其硬度和韌性較差，且類金剛石薄膜與金屬基底的熱膨脹系數(shù)相差大。深圳醫(yī)療類金剛石加工
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。深圳醫(yī)療類金剛石加工
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