Обзор технологии нанесения твердого покрытия: принципы процесса и применение

В современных производственных системах точность продукции, эффективность оборудования и срок службы компонентов все больше зависят от достижений в области поверхностной инженерии. Как критический метод обработки поверхности, технология твердого покрытия широко применяется в таких отраслях, как режущие инструменты, пресс-формы, ключевые автомобильные компоненты и продукты 3C. Она служит ключевым фактором повышения долговечности, надежности и общей производительности.

№ 1 Техническое определение и функциональное позиционирование

«Твердые покрытия» обычно относятся к функциональным тонким пленкам, нанесенным на подложку с помощью методов физического осаждения из паровой фазы (PVD) или химического осаждения из паровой фазы (CVD). Эти покрытия обычно имеют толщину от 1 до 5 мкм, высокую микротвердость (>2000 HV), низкий коэффициент трения (<0,3), превосходную термическую стабильность и сильную адгезию на границе раздела фаз, что значительно увеличивает срок службы и эксплуатационные характеристики материалов подложки.

Вместо того, чтобы просто действовать как поверхностное «покрытие», твердые покрытия проектируются с оптимизированными структурами слоев, выбранными материалами и адаптированными механизмами адгезии подложки и покрытия. Это позволяет покрытиям выдерживать сложные условия эксплуатации, одновременно обеспечивая износостойкость, термическую стабильность и защиту от коррозии.

№2 Принципы работы твердого покрытия

Твердые покрытия в основном наносятся двумя основными методами: физическим осаждением из паровой фазы (PVD) и химическим осаждением из паровой фазы (CVD).

1. Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)

PVD — это вакуумный процесс, в котором материал покрытия испаряется, распыляется или ионизируется и наносится тонкой пленкой на поверхность подложки. Процесс обычно включает:

Испарение или распыление материала

Парофазный транспорт: атомы/ионы мигрируют в вакуумной среде.

Образование пленки: Конденсация и рост плотного покрытия на подложке.

Распространенные методы PVD включают в себя:

Термическое испарение

Магнетронное распыление

Покрытие ионно-дуговой сваркой

2. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

CVD включает введение газообразных прекурсоров при повышенных температурах для химической реакции на поверхности подложки, образуя твердое покрытие. Этот метод подходит для термостойких покрытий, таких как TiC, TiN и SiC.

Основные характеристики:

Сильная адгезия к основанию

Способность образовывать относительно толстые покрытия

Высокие температуры обработки, требующие термостойких подложек

№3 Сценарии применения

В промышленных условиях, где присутствуют высокие нагрузки и высокочастотная работа, компоненты подвергаются трению, коррозии и тепловому удару. Твердые покрытия образуют высокотвердый, малофрикционный и термостойкий защитный слой, который значительно повышает производительность и срок службы деталей:

Режущие инструменты: такие покрытия, как TiAlN и AlCrN, значительно повышают термостойкость и износостойкость, продлевая срок службы инструмента в 2–5 раз, сокращая количество смен инструмента и улучшая однородность обработки.

Пресс-формы и пуансоны: покрытия TiCrAlN и AlCrN снижают износ, истирание и образование трещин от термической усталости, увеличивая срок службы пресс-форм, качество деталей и сокращая время простоя.

Автомобильные компоненты: покрытия DLC (алмазоподобный углерод) на таких компонентах, как толкатели, поршневые пальцы и толкатели клапанов, снижают трение и износ, увеличивают интервалы замены и повышают топливную экономичность.

3C Consumer Electronics: TiN, CrN и другие декоративные твердые покрытия на корпусах смартфонов и лицевых панелях камер обеспечивают устойчивость к царапинам и защиту от коррозии, сохраняя при этом металлический вид для улучшения пользовательского опыта.

Обзор приложений по отраслям

Решения по нанесению твердых покрытий от компании NO.5 Zhenhua Vacuum: обеспечение

Высокопроизводительное производство

Чтобы удовлетворить растущий спрос на высокопроизводительные покрытия в различных отраслях промышленности, компания Zhenhua Vacuum предлагает передовые решения для нанесения твердых покрытий, отличающиеся высокой эффективностью нанесения и совместимостью с различными процессами — идеально подходящие для прецизионного производства пресс-форм, режущих инструментов и автомобильных деталей.

Основные преимущества:

Эффективная фильтрация дуговой плазмы для уменьшения количества макрочастиц

Высокопроизводительные покрытия Ta-C, сочетающие эффективность и долговечность

Сверхвысокая твердость (до 63 ГПа), низкий коэффициент трения и исключительная коррозионная стойкость

Применимые типы покрытий:

Система поддерживает нанесение высокотемпературных сверхтвердых покрытий, включая AlTiN, AlCrN, TiCrAlN, TiAlSiN, CrN и другие, которые широко используются в пресс-формах, режущих инструментах, пуансонах, автомобильных деталях и поршнях.

Рекомендации по оборудованию:

(По запросу доступны индивидуальные размеры системы.)

1.MA0605 Машина для нанесения твердого покрытия PVD

2.Машина для нанесения твердой пленки HDA1200

3.HDA1112 Машина для нанесения износостойкого покрытия на режущий инструмент

–Эта статья опубликована вакуумная напылительная машинапроизводитель Чжэньхуа Вакуум.