Ontwikkelingstrend van PVD-coating

De huidige ontwikkeling van PVD-coatingtechnologie ter wereld kent de volgende vier belangrijke trends.

1. De coatingsamenstelling zal de neiging hebben om gediversifieerd en samengesteld te zijn

De eerste generatie PVD-coatings was voornamelijk TiN. Op basis hiervan werden TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC en andere enkelvoudige metaalbekledingen ontwikkeld. Met de verdere ontwikkeling van PVD-depositie-technologie werden op aluminium gebaseerde coatings met meerdere metaallegeringen zoals TiAIN en TiAICN achter elkaar ontwikkeld. De slijtvastheid en rode hardheid van deze coatings zijn veel hoger dan die van enkelvoudige metalen coatings en ze kunnen worden gebruikt voor situaties met een hogere snijsnelheid, zoals uithobbelen (tot 150 m / min). Later hebben mensen de mogelijkheid overwogen om verschillende soorten coatings op de tool te lijmen om de voordelen van verschillende coatings te benutten, zoals TiN + TiCN + TiN, TiN + TiAlN, TiAIN + WC / C, enz.

De afgelopen jaren heeft PVD-coatingtechnologie een nieuwe stap voorwaarts gezet. Veel coatingbedrijven hebben gepulseerde coatingtechnologieën ontwikkeld en toegepast, zoals P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) -technologie van Balzers, Zwitserland. En HIP_ (High Ion Pulse) -technologie van Cemecon, Duitsland. Beide nieuwe technologieën gebruiken gepulste elektronen om het boogverdampingsdoel te activeren. Omdat het proces in een zuurstofatmosfeer kan werken, kan theoretisch bijna elk metaaloxide (bijv. A12O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5, enz.) En hun samengestelde coatings door dit proces worden afgezet.

2. Applicatieontwikkeling van coatings is meer gericht

Om aan de verschillende toepassingsvereisten te voldoen, worden het ontwerp en de ontwikkeling van coatings steeds meer gericht. Om te voldoen aan de karakteristieken en vereisten van verschillende toepassingsgebieden, zoals boren, frezen, droog woelen, stampen, trekken, enz., Worden coatings met relatieve voordelen in dit opzicht ontwikkeld. Na voortdurende inspanningen en proeven, zijn successen geboekt op bepaalde gebieden, zoals de toepassing van hoog-aluminium TiX (Al: Ti-2: 1) coatings op frezen, niet-Ti coating AICrN op hoge snelheid droge uitholling, de composiet coating CrN + TISIN op boren, composiet coating TIN + TCX op tekenmal. De levensduur van het oppervlak is aanzienlijk beter dan bij andere coatings. Daarnaast worden diverse gerichte coatings voor corrosiebestendigheid (Crx-coating), zelfsmerende (WC / C-coating), verwerking van zacht materiaal (MoS2-coating) en verwerking van hoog hard materiaal (CBN, Dimond-coating) op grote schaal toegepast. met de continue ontwikkeling van PVD-coatingtechnologieën zullen nieuwe gerichte coatings verder worden ontwikkeld om ze te vervangen.

3. De afgezette deeltjes van de coating hebben de neiging om in nanogrootte te zijn

Met de ontwikkeling van nanotechnologie en geavanceerde coatingtechnologie heeft nanocoating ook de aandacht getrokken van een groot aantal onderzoekers en PVD-coatingservicebedrijven. De nanokristallisatie van de afgezette deeltjes van de bekleding kan de hechtsterkte tussen de bekleding en het substraat verbeteren, terwijl tegelijkertijd de oppervlakteruwheid van de bekleding kan worden verminderd. Momenteel zijn de meeste afgezette deeltjes van de coating nog steeds groot. Hoewel er zogenaamde coatings op nanoschaal zijn, zijn er nog steeds grotere deeltjes te vinden op hun uiteindelijke oppervlak en is het coatingoppervlak nog steeds ruw. Het verkleinen van de afgezette deeltjes van de bekleding en het handhaven van de processtabiliteit om de grote abnormale deeltjes te vermijden, zal een andere ontwikkelingsrichting van de bekleding worden. Vooral voor de toepassing op spiegelvlak, hoewel sommige bedrijven spiegelcoating ontwikkelden, zijn de kwaliteit en stabiliteit slecht en is het proces te complex. In de toekomst zal de nanokristallisatie van de coatingdeeltjes en de nanometerisatie van de coatinglaagdikte de belangrijkste ontwikkelingsrichting zijn, wat van groot belang is voor het verbeteren van de algehele prestaties van de coating en het verminderen van de spanning tussen lagen, en het zal de gladheid van het spiegelvlak en breidt de toepassing van coatings in de precisievormingsindustrie verder uit.

4. De temperatuur van het coatingproces wordt lager en lager

Van de depositie temperatuur rond 1000 ° C voor algemene CVD coatinglaag tot ongeveer 500 ° C voor de PVD en PECVD coatings, is de depositie temperatuur van de coating verminderd. Daarom wordt ook het toepassingsbereik van de coatinglaag vergroot, maar de depositietemperatuur rond 500 ° C heeft nog steeds een nadelig effect op het werkstuk, zoals vervorming en een afnemende hardheid van het substraat. Daarom zijn speciale vereisten vereist voor de voorwarmtebehandeling van het gecoate werkstuk. De temperatuur van de temperatuur van het werkstuk mag bijvoorbeeld niet lager zijn dan de coatingtemperatuur. Lagere temperatuurcoatings, zoals coatingtemperaturen onder 200 ° C, zullen deze beperkingen elimineren, waardoor meer soorten materialen beschikbaar zijn voor coating en de selectie van vroege warmtebehandeling flexibeler wordt. Tegelijkertijd zal de toepassing van lagetemperatuurcoatings ook het energieverbruik van coatingapparatuur verminderen en een bepaald milieubeschermend effect hebben bij energiebesparing. Bovendien zal de verlaging van de bekledingstemperatuur de verwarmings- en koeltijd verkorten en dan de afleveringscyclus van de bekleding verkorten. Dus de lagetemperatuurcoatings zullen de toepassing en popularisatie van de coating bevorderen en het zal een belangrijke richting worden voor de ontwikkeling van PVD-coating. Op dit moment hebben sommige coatingbedrijven een cryogene coating ontwikkeld (coatingtemperaturen zijn zo laag als 250 ° C). Vanwege procesinstabiliteit en slechte hechting tussen de coating en het substraat zijn er echter geen substantiële toepassingen gemaakt en zijn er meer verbeteringen nodig.