Тенденція розвитку PVD покриття

Сучасний розвиток технології покриття PVD у світі має наступні чотири основні тенденції.

1. Композиція покриттів, як правило, буде різноманітною та композитною

Перше покоління ПВД-покриттів складалося в основному з TiN. На цій основі були розроблені TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC та інші неоднорідні металеві покриття. З подальшим розвитком технології осадження PVD, покриття на основі алюмінієвих багатошарових сплавів, таких як TiAIN та TiAICN, були розроблені один за одним. Висока зносостійкість та червона твердість цих покриттів набагато вища, ніж металеві покриття, і вони можуть використовуватися для вищої швидкості різання, наприклад, затискання (до 150м / хв). Пізніше люди розглянули можливість нанесення різних видів покриттів на інструмент для використання переваг різних покриттів, таких як TiN + TiCN + TiN, TiN + TiAlN, TiAIN + WC / C тощо.

В останні роки технологія покриття PVD зробила ще один крок вперед. Багато компаній, що займаються покриттям, розробляли та застосовували технології імпульсного покриття, такі як технологія P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) від Бальзерс, Швейцарія. І технологія HIP_ (High Ion Pulse) від Cemecon, Німеччина. Обидва ці нові технології використовують імпульсні електрони для активації мішені випаровування дуги. Оскільки цей процес може працювати в атмосфері кисню, теоретично цей процес може бути осадженим практично будь-яким металевим оксидом (наприклад, A12O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 і т. Д.) Та їх сполучними покриттями.

2. Розробка нанесення покриттів більш націлена

Для того, щоб задовольнити різні потреби в застосуванні, розробка та розробка покриттів стають все більш орієнтованими. Для того, щоб відповідати характеристикам і вимогам різних областей застосування, таких як буріння, фрезерування, сухий хоббінг, штампування, креслення тощо, розробляються покриття з відносними перевагами в цьому відношенні. Після безперервних зусиль та випробувань досягнуті успіхи в певних галузях, таких як застосування високоалюмінієвих TiX (Al: Ti-2: 1) покриттів на фрезерних, не-Ti покритті AICrN на швидкісних сухих хоббінгах, композит покриття CrN + TISIN на буріння, композитне покриття TIN + TCX на кресленні. Поверхня їх життя значно краща, ніж інші покриття. Крім того, широко застосовуються різноманітні цільові покриття для корозійної стійкості (Crx покриття), "самозмащування (WC / C покриття), обробка м'якого матеріалу (покриття MoS2) та обробка з високим вмістом твердих матеріалів (CBN, Dimond coating)". при безперервному розвитку технологій покриття ПВД, нові цільові покриття продовжуватимуть розвиватися, щоб замінити їх.

3. Нанесені частинки покриття, як правило, нанорозмірні

З розвитком нанотехнологій та досягненнями технології нанесення покриття, нано-інструментне покриття також привернуло увагу великої кількості дослідників та компаній, що займаються покриттям PVD. Нанокристалізація осаджених частинок покриття може підвищити міцність зв'язку між покриттям і підкладкою, одночасно вона може зменшити шорсткість поверхні покриття. В даний час більша частина осаджених частинок покриття залишається великою. Незважаючи на наявність так званих наномасштабних покриттів, на їхній кінцевій поверхні все ще можна знайти більші частинки, а поверхня покриття все ще грубо. Зменшення розміру осаджених частинок покриття та підтримка стабільності процесу, щоб уникнути великих ненормальних частинок стане ще одним напрямком розвитку покриття. Спеціально для застосування на дзеркальній поверхні, хоча в деяких компаніях розроблено дзеркальне покриття, якість і стабільність є поганими, і процес надто складний. У майбутньому нанокристалізація частинок покриття та наномерування товщини шару покриття будуть основним напрямком розвитку, що має велике значення для поліпшення загальної ефективності покриття та зниження напруги між шарами, і це збільшить гладкость дзеркального обличчя та подальше розширення застосування покриттів у галузі точного формування.

4. Температура процесу нанесення покриттів стає нижчою і нижчою

З температури осадження приблизно 1000 ° С для загального шару покриття ХВЗ до приблизно 500 ° С для покриттів PVD та PECVD, температура осадження покриття була зменшена. Таким чином, діапазон застосування шару покриття також збільшується, але температура осадження близько 500 ° С ще негативно впливає на заготовку, таку як деформація і зниження твердості підкладки. Тому для попередньої термічної обробки заготовки з покриттям необхідні спеціальні вимоги. Наприклад, температура температура заготовки може бути не нижчою за температуру покриття. Покриття з нижчою температурою, наприклад температури покриття нижче 200 ° С, усуває ці обмеження, завдяки чому доступні більше типів матеріалів для нанесення покриттів, а вибір ранньої термічної обробки більш гнучкий. У той же час застосування низькотемпературних покриттів також зменшить споживання енергії покриття обладнання та має певний ефект захисту навколишнього середовища в енергозбереженні. Крім того, зменшення температури покриття зменшить час нагрівання та охолодження, а потім скорочує цикл подачі покриття. Тому низькотемпературні покриття сприятимуть застосуванню та популяризації покриття, і це стане важливим напрямком розвитку покриттів PVD. В даний час на деяких компаніях покриття розроблено криогенне покриття (температура покриття становить до 250 ° С). Проте через нестабільність процесу та погану адгезію між покриттям і субстратом не було застосовано жодних значних застосувань і потребує додаткових покращень.