Традиционные методы нанесения твердых покрытий

1. Технология термического химического осаждения из газовой фазы (термохимическое химическое осаждение из газовой фазы)

Твердые покрытия в основном представляют собой металлокерамические покрытия (TiN и др.), образующиеся в результате реакции металла в покрытии и реактивной газификации. Первоначально для обеспечения энергии активации реакции соединения при высокой температуре 1000 ℃ использовалась технология термического химического осаждения из газовой фазы (CVD). Эта температура подходит только для нанесения TiN и других твердых покрытий на твердосплавные инструменты. До сих пор эта технология остается важной для нанесения композитных покрытий TiN – Al2O3 на твердосплавные головки инструментов.

1. Нанесение ионного покрытия на полые катоды и нанесение ионного покрытия методом дугового разряда горячей проволокой

В 1980-х годах для нанесения покрытий на режущие инструменты использовались методы ионного нанесения покрытия с помощью полого катода и ионного нанесения покрытия с помощью дугового разряда горячей проволоки. Обе эти технологии ионного нанесения покрытия представляют собой технологии ионного нанесения покрытия с помощью дугового разряда, обеспечивающие степень ионизации металла до 20–40%.

1. Нанесение покрытия методом катодной дуговой ионной сварки

Появление катодно-дугового ионного напыления привело к развитию технологии нанесения твердых покрытий на пресс-формы. Степень ионизации при катодно-дуговом ионном напылении составляет 60–90%, что позволяет большому количеству ионов металла и ионов реакционного газа достигать поверхности заготовки, сохраняя при этом высокую активность, что приводит к реакционному осаждению и образованию твердых покрытий, таких как TiN. В настоящее время технология катодно-дугового ионного напыления в основном используется для нанесения твердых покрытий на пресс-формы.

Катодный дуговой источник представляет собой источник твердотельного испарения без фиксированной ванны расплава, и его положение может быть произвольным, что повышает эффективность использования пространства в камере нанесения покрытий и увеличивает загрузочную способность печи. Катодные дуговые источники бывают разных форм: небольшие круглые, столбчатые и прямоугольные плоские. Различные компоненты малых, столбчатых и больших дуговых источников могут быть расположены отдельно для нанесения многослойных и нано-многослойных пленок. В то же время, благодаря высокой скорости ионизации металла при катодном ионном нанесении покрытий, ионы металла могут поглощать больше реакционных газов, что обеспечивает широкий диапазон процесса и простоту эксплуатации для получения превосходных твердых покрытий. Однако в микроструктуре слоя покрытия, полученного катодным ионным нанесением покрытий, присутствуют крупные капли. В последние годы появилось множество новых технологий, позволяющих улучшить структуру пленочного слоя, что повысило качество пленок, полученных методом катодного ионного нанесения покрытий.