Kehitystrendi PVD-pinnoitteesta

PVD-päällysteknologian nykyinen kehitys maailmassa on seuraavat neljä suurta suuntausta.

1. Pinnoituskoostumus pyrkii monipuolistamaan ja yhdistämään

PVD-pinnoitteiden ensimmäinen sukupolvi oli pääasiassa TiN. Tällä perusteella kehitettiin TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC ja muut yksittäiset metallipinnoitteet. PVD-kerrostustekniikan kehittymisen myötä alumiinipohjaiset monimetalliseospinnoitteet kuten TiAIN ja TiAICN kehitettiin yksi toisensa jälkeen. Näiden pinnoitteiden kulutuskestävyys ja kovuus ovat paljon suurempia kuin yksittäiset metallipinnoitteet, ja niitä voidaan käyttää suurempaan leikkausnopeuteen sellaisen tilan kaltaiseksi, kuten hobbing (jopa 150 m / min). Myöhemmin ihmiset pitivät mahdollisuutta levittää erilaiset pinnoitteet työkaluun erilaisten pinnoitteiden, kuten TiN + TiCN + TiN, TiN + TiAlN, TiAIN + WC / C jne. Etujen hyödyntämiseksi.

Viime vuosina PVD-pinnoitustekniikka on ottanut toisen askeleen eteenpäin. Monet päällystysyhtiöt ovat kehittäneet ja ottaneet käyttöön pulssipinnoitusmenetelmiä, kuten P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) -tekniikan Balzersista Sveitsistä. Ja HIP_ (High Ion Pulse) -tekniikka Cemeconista, Saksasta. Molemmat näistä uusista tekniikoista käyttävät pulssielektronia aktivoimaan kaaren haihtumistarkoitus. Koska prosessi voi toimia happi-ilmakehässä, niin teoreettisesti lähes kaikki metallioksidit (esim. A12O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 jne.) Ja niiden yhdistepäällysteet voidaan tallettaa tällä menetelmällä.

2. Pinnoitteiden sovelluskehitys on kohdennetumpaa

Eri sovellusvaatimusten täyttämiseksi pinnoitteiden suunnittelu ja kehittäminen kohdennetaan yhä enemmän. Eri käyttöalueiden ominaisuuksien ja vaatimusten täyttämiseksi, kuten poraus, jyrsintä, kuivasukkaus, leimaaminen, piirustus jne., Kehitetään tässä suhteessa suhteellisia etuja. Jatkuvien ponnistelujen ja kokeiden jälkeen on saavutettu menestys tietyillä aloilla, kuten korkeiden alumiinisten TiX (Al: Ti-2: 1) pinnoitteiden soveltaminen jyrsintään, ei-Ti-päällystys AICrN: n suurten nopeiden kuivien hobbing-yhdisteiden, pinnoite CrN + TISIN poraukseen, komposiittipäällyste TIN + TCX piirustusmuottiin. Niiden pinta-elämä on huomattavasti parempaa kuin muut päällysteet. Lisäksi käytetään laajasti erilaisia korroosionkestävyyttä (Crx-päällystys), itsevoiteluaineita (WC / C-pinnoitusta), pehmeää materiaalia (MoS2-pinnoitusta) ja kovaa materiaalinkäsittelyä (CBN, Dimond-pinnoitus). PVD-pinnoitustekniikoiden jatkuvaa kehittämistä kehitetään edelleen uusia kohdennettuja pinnoitteita niiden korvaamiseksi.

3. Päällysteen kerrostuneet hiukkaset ovat yleensä nanomagneettisia

Nanoteknologian kehityksen ja pinnoitustekniikan kehityksen myötä nano-työkalupinnoitus on herättänyt huomiota myös runsaasti tutkijoita ja PVD-pinnoituspalveluyrityksiä. Päällysteen kerrostuneiden hiukkasten nanokiteytys voi parantaa pinnoitteen ja substraatin välistä sidoslujuutta samalla kun se voi vähentää pinnoitteen pinnan karheutta. Tällä hetkellä suurin osa päällysteen kerrostuneista hiukkasista on edelleen suuria. Vaikka nanomateriaalipinnoitteita on niin paljon, suurempia hiukkasia löytyy edelleen niiden lopullisesta pinnasta ja päällystepinta on edelleen karkea. Päällysteen kerrostuneiden hiukkasten koon pienentäminen ja prosessin stabiilisuuden ylläpitäminen suurien epänormaalien hiukkasten välttämiseksi tulee pinnoitteen toinen kehityssuunta. Erityisesti peilikuvapinnoille, vaikka jotkut yritykset kehittävät peilipinnoitteita, laatu ja stabiilius ovat huonoja ja prosessi on liian monimutkainen. Jatkossa päällystyspartikkeleiden nanokiteytys ja pinnoitekerroksen paksuuden nanometrisointi ovat tärkein kehityssuunta, joka on erittäin tärkeä päällysteen yleisen suorituskyvyn parantamiseksi ja kerrosten välisen jännityksen vähentämiseksi ja se lisää peilipinnan sileyttä ja laajentaa edelleen pinnoitteiden käyttöä tarkkuusmuodostusteollisuudessa.

4. Pinnoitusprosessilämpötila laskee ja laskee

Päällystyslämpötilasta noin 1000 ° C yleiselle CVD-päällystekerrokselle noin 500 ° C: een PVD- ja PECVD-pinnoitteille pinnoitteen laskeutumislämpötila on vähentynyt. Siksi pinnoitekerroksen käyttöalue suurenee myös, mutta laskeutumislämpötila noin 500 ° C: ssa on edelleen haitallinen vaikutus työkappaleeseen, kuten muodonmuutos ja substraatin kovuus. Tämän vuoksi pinnoitetun työkappaleen esilämpökäsittelyyn vaaditaan erityisiä vaatimuksia. Esimerkiksi työkappaleen lämpötilan lämpötila ei saa olla alhaisempi kuin pinnoituslämpötila. Alhaisemmat lämpötilat, kuten päällystyslämpötilat alle 200 ° C, poistavat nämä rajoitukset, jotka tekevät useammista materiaalityypeistä saatavia päällystämiseen ja varhaisen lämpökäsittelyn joustavuus. Samalla alhaisen lämpötilan pinnoitteiden käyttö vähentää päällystyslaitteiden energiankulutusta ja sillä on tietty ympäristönsuojeluvaikutus energiansäästöön. Lisäksi päällystyslämpötilan alentaminen vähentää lämmitys- ja jäähdytysaikaa ja lyhentää sitten päällysteen jakelujaksoa. Niinpä matalan lämpötilan pinnoitteet edistävät päällysteen levittämistä ja suosimista, ja siitä tulee tärkeä PVD-päällysteen kehityksen suunta. Tällä hetkellä jotkin pinnoitusyhtiöt ovat kehittäneet kryogeenistä päällystystä (päällystyslämpötilat ovat niinkin alhaiset kuin 250 ° C). Kuitenkin johtuen prosessin epästabiilisuudesta ja huonosta tartunnasta pinnoitteen ja substraatin välillä ei ole tehty oleellisia sovelluksia ja se tarvitsee parannuksia.