Konvenčné techniky nanášania tvrdých povlakov

1. Technológia tepelného CVD

Tvrdé povlaky sú väčšinou kovovo-keramické povlaky (TiN atď.), ktoré vznikajú reakciou kovu v povlaku a reaktívnym splyňovaním. Spočiatku sa na zabezpečenie aktivačnej energie kombinovanej reakcie tepelnou energiou pri vysokej teplote 1000 ℃ používala technológia tepelného CVD. Táto teplota je vhodná iba na nanášanie TiN a iných tvrdých povlakov na nástroje zo spekaného karbidu. Doteraz je to stále dôležitá technológia na nanášanie kompozitných povlakov TiN – Al2O3 na hlavičky nástrojov zo spekaného karbidu.

1. Iónový povlak s dutou katódou a iónový povlak s horúcim drôtom

V 80. rokoch 20. storočia sa na nanášanie povlakov na rezné nástroje používalo iónové nanášanie s dutou katódou a iónové nanášanie horúcim drôtom. Obe tieto technológie iónového nanášania sú technológie iónového nanášania s oblúkovým výbojom s mierou ionizácie kovu až 20 % až 40 %.

1. Katódový oblúkový iónový povlak

Vznik katódového oblúkového iónového povlakovania viedol k vývoju technológie nanášania tvrdých povlakov na formy. Miera ionizácie katódového oblúkového iónového povlakovania je 60 % až 90 %, čo umožňuje veľkému množstvu kovových iónov a iónov reakčných plynov dosiahnuť povrch obrobku a zároveň si zachovať vysokú aktivitu, čo vedie k reakčnému nanášaniu a tvorbe tvrdých povlakov, ako je TiN. V súčasnosti sa technológia katódového oblúkového iónového povlakovania používa hlavne na nanášanie tvrdých povlakov na formy.

Katódový oblúkový zdroj je zdroj odparovania v pevnom skupenstve bez pevnej taveniny a poloha zdroja oblúka sa dá ľubovoľne umiestniť, čo zlepšuje mieru využitia priestoru v nanášacej miestnosti a zvyšuje kapacitu pece. Tvary katódových oblúkových zdrojov zahŕňajú malé kruhové katódové oblúkové zdroje, stĺpcové oblúkové zdroje a obdĺžnikové ploché veľké oblúkové zdroje. Rôzne komponenty malých oblúkových zdrojov, stĺpcových oblúkových zdrojov a veľkých oblúkových zdrojov sa dajú usporiadať samostatne na nanášanie viacvrstvových filmov a nano viacvrstvových filmov. Vďaka vysokej rýchlosti ionizácie kovu pri katódovom oblúkovom iónovom nanášaní môžu kovové ióny absorbovať viac reakčných plynov, čo vedie k širokému rozsahu procesov a jednoduchej prevádzke na získanie vynikajúcich tvrdých povlakov. V mikroštruktúre povlakovej vrstvy získanej katódovým oblúkovým iónovým nanášaním sa však nachádzajú hrubé kvapôčky. V posledných rokoch sa objavilo mnoho nových technológií na zdokonalenie štruktúry vrstvy filmu, čo zlepšilo kvalitu filmu nanášaného oblúkovým iónovým nanášaním.