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PVD和CVD涂层方法

PVD和CVD涂层方法

涂层方法 目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。

PVD(Physical Vapor Deposition)---物理气相沉积:指利用物理过程实现物质转移,将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上,使得母体具有更好的性能。 PVD基本方法:真空蒸发、溅射 、离子镀(空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)。

CVD SiC涂层就是采用化学气相沉积(CVD)方法制备SiC涂层。

前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5µm;后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10µm,并且设备简单,涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采用PVD法,硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破裂。

近十几年来,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD相结合的技术,开发了复合的涂层工艺,称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应,可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃),使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应,可保持刀片原有的韧性。据报道,这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。 用CVD法涂层时,切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm,切削刃强度随钝圆半径增大而提高),故刃口没有未涂层刀片锋利。所以,对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层除可涂覆在普通切削刀片上外,还可涂覆到整体刀具上,目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道,国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法,结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍,效率提高5倍。

涂层成份又有哪些呢?各自的区别在哪里,应用面怎样。

通常使用的涂层有:TiC、TiN、Ti(C.N)、Gr7O3、Al2O3等。以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数,高的抗磨能力,高的抗接触疲劳能力,高的表面强度,保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。

PVDCVD涂层工艺比较

PVDCVD涂层工艺比较

沉积温度

涂层厚度

涂层表面
状态

主要涂层
材料

涂层
结合强度

对环境
影响

主要应用领域






500或更低,
沉积温度低
刀具变型不,
基体的 硬度
强度不降低。

25μm,
涂层较薄
,刃口锋
利。


涂层为压应力,有利于抑制裂缝的扩展;刃口可不作钝处理;表面致密,粗糙度低。

TiN
TiCN
TiA1N
A12o3
A1CrN
MoS2
WC/C
等。

无污染

1.高速钢通用刀具钻头、丝锥、立铣刀。
2.高速钢精密复杂刀具:拉刀、齿轮刀具
3.整体硬质合金刀具
4.可转位螺纹刀片、切断、切槽刀片。

化学



1000
沉积温度
高,基体
的 硬度、
强度降低
,需开发
专门的基
体用于涂层。

520μm
或更厚,
适合于开
发多层厚
膜涂层,
高耐磨性。

涂层为拉应力,易生成裂缝;刃口必须作钝化处理;表面较粗糙。

TiN
TiC
TiCN
A12o3
ZrO2
金刚石等。

排出的废气对环境
有污染。

1.硬质合金可转为刀片:车刀片、铣刀片等。
2.金刚石涂层。

 

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