XRF螢光光譜分析/鑫知識文章三十九、【塗鍍層/鑫知識】塗層對於加工成本是增還是降，你知道你的鍍層多厚嗎?
次閱讀
物理氣相沉積（PVD）是一系列塗層工藝的統稱。其中，最常見的PVD工藝包括蒸發（採用陰極電弧或電子束源）和濺射（採用磁場強化陰極，或圓柱形/空心陰極源）。
PVD過程在真空中進行，工作氣壓通常為10-2至10-4mbar。在塗層過程中，到達基體的陽離子具有較高的能量，因此通常涉及到對基體材料的轟擊效應。此外，在金屬的沉積過程中，可以向真空室內充入一些反應氣體，如氮氣、乙炔、氧氣等，生成不同成分的化合物塗層。
文章三十九、【塗鍍層/鑫知識】塗層對於加工成本是增還是降，你知道你的鍍層多厚嗎?
物理氣相沉積（PVD）是一系列塗層工藝的統稱。其中，最常見的PVD工藝包括蒸發（採用陰極電弧或電子束源）和濺射（採用磁場強化陰極，或圓柱形/空心陰極源）。
PVD過程在真空中進行，工作氣壓通常為10-2至10-4mbar。在塗層過程中，到達基體的陽離子具有較高的能量，因此通常涉及到對基體材料的轟擊效應。此外，在金屬的沉積過程中，可以向真空室內充入一些反應氣體，如氮氣、乙炔、氧氣等，生成不同成分的化合物塗層。
以上這些作用使得塗層和基體間具有很高的結合力。
PVD的應用範圍在不斷擴大，總體來說，可分為功能性塗層和裝飾性塗層兩大類。
功能性PVD塗層用來提高刀具或零部件的壽命以及綜合性能，因此能夠減少每件產品的製造成本，例如高速鋼立銑刀表面的TiN塗層。
裝飾性PVD塗層用來美化產品的外觀，同時提高其耐磨性。這類塗層可以同時改善外觀和性能，例如不鏽鋼門把手上的鋯基塗層，這種黃銅色塗層的耐磨性和耐腐蝕性比真正的黃銅更高。
隨著不同的反應氣體通入反應器，在刀具基體上生成了不同的塗層。例如，
TiN塗層由以下化學反應獲得：
TiCl4 + N2 + H2 → TiN + 4HCl + H2（1000℃）
TiC可由以下化學反應獲得：
TiCl4 + CH4 + H2→ TiC + 4HCl + H2（1030℃）
這些反應的最終產物（硬度高、耐磨性好的塗層）以化學或冶金的方式與基體相結合。
CVD塗層具有優異的耐磨損和抗擦傷性能。
PVD或CVD塗層應用於刀具的根本原因——降低製造成本，用戶能夠在更快的切削速度和更大的進給量下體驗到更長的刀具壽命。
PVD塗層和CVD塗層的平均相對顯微硬度超過硬質合金，高硬度使切削刀具、成型工具以及磨損部件在抵抗磨粒磨損時受到更好的保護。
PVD或CVD塗層應用於刀具的根本原因——降低製造成本，用戶能夠在更快的切削速度和更大的進給量下體驗到更長的刀具壽命。
PVD塗層和CVD塗層的平均相對顯微硬度超過硬質合金，高硬度使切削刀具、成型工具以及磨損部件在抵抗磨粒磨損時受到更好的保護。
物理氣相沉積(PVD)基本原理
潤滑方面，塗層的摩擦係數能夠遠低於未塗層基體。
例如 ：
1.在成型工具中，降低摩擦係數意味著阻力減小，從而降低了工具受到的作用力。
2.在切削應用中，降低摩擦係數意味著加工過程中產生的切削熱更少，從而延緩了切削刃破裂。
在涉及到滑動組件的應用中，塗層極大地減緩了材料發生粘結的趨勢，減少摩擦並使滑動組件的移動更加自由靈活。
工具壽命的提升
保守估計，PVD或CVD塗層刀具的壽命比未塗層刀具長兩到三倍。在某些應用中，塗層刀具的磨損壽命相較於未塗層刀具甚至能延長10倍以上。合適的基體和塗層的匹配對刀具壽命能夠起到顯著的提升效果，但難點在於如何根據特定的應用領域來做出選擇。從被加工件的材質、刀具基體的失效模式到刀具的公差等，眾多的變量都是在選擇塗層工藝及塗層成分時需要考慮的。
TiN塗層花鍵拉刀
當材料和公差允許時，在許多領域中，CVD塗層比PVD塗層的效果更好。CVD工藝使得塗層與基體間建立了冶金和擴散型的結合。這種結合方式比PVD工藝中的物理結合的強度更高。但CVD工藝存在的問題是其沉積溫度過高（1052℃）,限制了CVD工藝的應用，因為在某些應用條件下基體材料難以承受如此高的溫度。
PVD工藝的使用範圍更加廣泛。這主要是因為PVD工藝相對較低的沉積溫度（196~510℃）以及更加合適的塗層厚度（2~5μm）。這些特性使得PVD工藝更加適用，尤其是在需要保持接近的公差範圍以及基體材料對溫度敏感的情形下。
第一代後處理工藝
過去幾年間塗層後處理技術產生了跨越式的進步。隨著厚塗層的發展以及Al2O3塗層實現工業應用，這些後處理技術開始用來讓CVD塗層的表面更加光滑。人們發現光滑的塗層表面不僅可以減少摩擦，還能減緩被加材料與塗層表面發生粘結的趨勢，從而減少積屑瘤的產生。
第二代後處理工藝
未經後處理的塗層刀具不連續切削54個零部件和經後處理的同種塗層刀具不連續切削80個零部件的磨損情況表面平滑工藝是一種輕度的噴砂過程，可以去除因塗層晶粒生長不均勻導致的粗糙表層，而僅有少量塗層會被同時去除。隨著對噴砂過程的控制程度越來越高，精確地去除塗層表面薄層成為可能。例如去除可轉位刀具前刀面上TiN塗層表面的「閃光點」，不僅能夠保證塗層上表面的光滑，同時保留了前刀面上金黃色TiN塗層以便於觀察磨損情況。
推薦產品：
