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PVD工艺你了解多少呢?

发布于:05-23

真空涂层技术的发展 

一、真空涂层技术起步时间不长,国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于 该技术需在高温下进行(工艺温度高于 1000ºC),涂层种类单一,局限性很大,因此,其发展初期未免差强人意。 

二、到了上世纪七十年代末,开始出现 PVD(物理气相沉积) 技术,为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地,之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展,究其原因,是因为其在真空密封的腔体内成膜,几乎无任何环境污染问题,有利于环保;因为其能得到光亮、华贵的表面,在颜色上,成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色,可谓五彩缤纷,能够满足装饰性的各种需要;又由于 PVD 技术,可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层,应用在工装、模具上面,可以使寿命成倍提高,较好地实现了低成本、高收益的效果;此外, PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点,几乎可以在任何基材上成膜,因此,应用范围十分广阔,其发展神速也就不足为奇。真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术,各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷,如今在这一领域中,已呈现出百花齐放,百家争鸣的喜人景象。 

三、与此同时,我们还应该清醒地看到,真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣,对薄膜附着力的要求,远高于装饰涂层。因而,尽管装饰涂层的厂家已遍布各地,但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、模具涂层售后服务的欠缺,到目前为止,国内大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等),而且,它还要求工艺技术人员,除了精通涂层的专业知识以外,还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术要求等,如果任一环节出现问题,都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些,都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。 

四、 另一方面,由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科,而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家,大多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子,尚需一个消化、吸收的过程,因此,国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称,急需奋起直追。   

五、PVD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积,分为:真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。我们通常所说的PVD镀膜 ,指的就是真空离子镀膜;通常说的NCVM镀膜,就是指真空蒸发镀膜和真空溅射镀。

六、真空蒸镀基本原理:在真空条件下,使金属、金属合金等蒸发,然后沉积在基体表面上,蒸发的方法常用电阻加热,电子束轰击镀料,使蒸发成气相,然后沉积在基体表面,历史上,真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。



七、溅射镀膜基本原理:充氩(Ar)气的真空条件下,使氩气进行辉光放电,这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar ),氩离子在电场力的作用下,加速轰击以镀料制作的阴极靶材,靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。 溅射镀膜中的入射离子,一般采用辉光放电获得,在l0-2Pa~10Pa范围,所以溅射出来的粒子在飞向基体过程中,易和真空室中的气体分子发生碰撞,使运动方向随机,沉积的膜易于均匀。

八、离子镀基本原理:在真空条件下,采用某种等离子体电离技术,使镀料原子部分电离成离子,同时产生许多高能量的中性原子,在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下,离子沉积于基体表面形成薄膜。

九、离子镀的工艺过程:蒸发料的粒子作为带正电荷的高能离子在高压阴极(即工件)的吸引下,以很高的速度注入到工件表面。

十、离子镀的作用过程如下:

蒸发源接阳极,工件接阴极,当通以三至五千伏高压直流电以后,蒸发源与工件之间产生辉光放电。由于真空罩内充有惰性氩气,在放电电场作用下部分氩气被电离,从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引,猛烈地轰击工件表面,致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出,从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。随后,接通蒸发源交流电源,蒸发料粒子熔化蒸发,进入辉光放电区并被电离。带正电荷的蒸发料离子,在阴极吸引下,随同氩离子一同冲向工件,当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时,则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。这就是离子镀的简单作用过程。

三种镀膜方式的比较:


PVD技术四个工艺步骤

(1)清洗工件:接通直流电源,氩气进行辉光放电为氩离子,氩离子轰击工件表面,工件表层粒子和脏物被轰溅抛出;

(2)镀料的气化:即通入交流电后,使镀料蒸发气化。 

(3)镀料离子的迁移:由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞以及高压电场后,高速冲向工件; 

(4)镀料原子、分子或离子在基体上沉积:工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时,则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。

离子镀时,蒸发料粒子电离后具有三千到五千电子伏特的动能,高速轰击工件时,不但沉积速度快,而且能够穿透工件表面,形成一种注入基体很深的扩散层,离子镀的界面扩散深度可达四至五微米,也就是说比普通真空镀膜的扩散深度要深几十倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特别牢。

十一PVD 涂层的基本概念及其特点 

PVD 是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式,意思 是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。 

较为成熟的 PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单,容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源供电即可工作,其引弧的过程也与电焊类似,具体地说,在一定工艺气压下,引弧针与蒸发离子源短暂接触,断开,使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑,在蒸发源表面上连续形成熔池,使金属蒸发后,沉积在基体上而得到薄膜层的,与磁控溅射相比,它不但有靶材利用率高,更具有金属离子离化率高,薄膜与基体之间结合力强的优点。此外,多弧镀涂层颜色较为稳定,尤其是在做 TiN 涂层时,每一批次均容易得到相同稳定的金黄色,令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是,在用传统的 DC 电源做低温涂层条件下,当涂层厚度达到0.3μm 时,沉积率与反射率接近,成膜变得非常困难。而且,薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是,由于金属是熔后蒸发,因此沉积颗粒较大,致密度低,耐磨性比磁控溅射法成膜差。 

可见,多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣,为了尽可能 地发挥它们各自的优越性,实现互补,将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底,然后利用磁控溅射法增厚涂层,最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。 

大约在八十年代中后期,出现了热阴极电子枪蒸发离子镀、热阴极弧磁控等离子镀膜机,应用效果很好,使TiN 涂层刀具很快得到普及性应用。其中热阴极电子枪蒸发离子镀,利用铜坩埚加热融化被镀金属材料,利用钽灯丝给工件加热、除气,利用电子枪增强离化率,不但可以得到厚度 3~5μm的TiN 涂层,而且其结合力、耐磨性均有不俗表现,甚至用打磨的方法都难以除去。但是这些设备都只适合于 TiN涂层,或纯金属薄膜。对于多元涂层或复合涂层,则力不从心,难以适应高硬度材料高速切 削以及模具应用多样性的要求。 

目前,一些发达国家(如德国 CemeCon、英国 ART-TEER、 瑞士 Platit)在传统的磁控溅射原理基础上,用非平衡磁场代替原先的平衡磁场、50KHz 的中频电源代替原来的直流电源、脉冲电源取代以往的直流偏压,采用辅助阳极技术等,使磁控溅射技术逐步成熟,已大批量应用在工模涂层上,现在已稳定生产的涂层主要有 TiAlN、AlTiN、TiB2、DLC、CrN,我国广东、江苏、贵州、株洲等地也已陆续引进此种设备,大有星火燎原之势。 

十二PVD流程图



PVD加工特点

1).PVD膜层能直接镀在不锈钢以及硬质合金上,对比较软的锌合金、铜、铁等压铸件应先进行化学电镀铬,然后才适合镀PVD,但是水镀后做PVD容易起泡,不良率较高;

2).典型的 PVD 涂层加工温度在 250 ℃—450 ℃之间;

3).涂层种类和厚度决定工艺时间,一般工艺时间为 3~6 小时;

4).PVD镀膜膜层的厚度为微米级,厚度较薄,一般为0.3μm~5μm,其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm~1μm,因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能,并能够维持工件尺寸基本不变,镀后不须再加工;

5).PVD技术不仅提高了镀膜与基体材料的结合强度,涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C等多元复合涂层,形成不同的颜色的表面效果。

6).目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色,浅金黄色,咖啡色,古铜色,灰色,黑色,灰黑色,七彩色等。通过控制镀膜过程中的相关参数,可以控制镀出的颜色;镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色值进行测量,使颜色得以量化,以确定所镀出的颜色是否满足要求。

PVD镀膜技术的应用主要分为两大类:装饰镀和工具镀:

装饰镀的目的:主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽,同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命;这方面主要应用五金行业的各个领域,如门窗五金、锁具、卫浴五金等行业。

工具镀的目的:主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性,降低表面的摩擦系数,提高工件的使用寿命;这方面主要应用在各种刀剪、车削刀具(如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等)等产品中。

虽然使用PVD镀膜技术能够镀出高品质的膜层,但是PVD镀膜过程的成本其实并不高,它是一种性价比非常高的表面处理方式,所以近年来PVD镀膜技术发展得非常快。PVD镀膜已经成为五金行业表面处理的发展方向。

十三、PVD优点

1. 镀层附着性能好

普通真空镀膜时,在工件表面与镀层之间几乎没有连接的过渡层,好似截然分开。而离子镀时,离子高速轰击工件时,能够穿透工件表面,形成一种注入基体很深的扩散层,离子镀的界面扩散深度可达四至五微米,对离子镀后的试件作拉伸试验表明,一直拉到快要断裂时,镀层仍随基体金属一起塑性延伸,无起皮或剥落现象发生,可见附着多么牢固,膜层均匀,致密。

2. 绕镀能力强

离子镀时,蒸发料粒子是以带电离子的形式在电场中沿着电力线方向运动,因而凡是有电场存在的部位,均能获得良好镀层,这比普通真空镀膜只能在直射方向上获得镀层优越得多。因此,这种方法非常适合于镀复零件上的内孔、凹槽和窄缝。等其他方法难镀的部位。用普通真空镀膜只能镀直射表面,蒸发料粒子尤如攀登云梯一样,只能顺梯而上;而离子镀则能均匀地绕镀到零件的背面和内孔中,带电离子则好比坐上了直升飞机,能够沿着规定的航线飞抵其活动半径范围内的任何地方。

3. 镀层质量好

离子镀的镀层组织致密、无针孔、无气泡、厚度均匀。甚至棱面和凹槽都可均匀镀复,不致形成金属瘤。象螺纹一类的零件也能镀复,有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能

4. 清洗过程简化

现有镀膜工艺,多数均要求事先对工件进行严格清洗,既复杂又费事。然而,离子镀工艺自身就有一种离子轰击清洗作用,并且这一作用还一直延续于整个镀膜过程。清洗效果极好,能使镀层直接贴近基体,有效地增强了附着力,简化了大量的镀前清洗工作。

5. 可镀材料广泛

离子镀由于是利用高能离子轰击工件表面,使大量的电能在工件表面转换成热能,从而促进了表层组织的扩散作用和化学反应。然而,整个工件,特别是工件心部并未受到高温的影响。因此这种镀膜工艺的应用范围较广,受到的局限性则较小。通常,各种金属、合金以及某些合成材料、绝缘材料、热敏材料和高熔点材料等均可镀复。即可在金属工件上镀非金属或金属,也可在非金属上镀金属或非金属,甚至可镀塑料、橡胶、石英、陶瓷等。

 

双色PVD技术的应用范围及优缺点

其应用范围是:

 1)碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等金属材料;

 2)金属材料的表面硬度至少需要在HV170以上。

其优点是:

与传统磁控溅射单色PVD技术相比,双色PVD工艺更为复杂,流程更为繁杂,生产难度高,但外观效果极佳,两种颜色的表面硬度都在HV600以上。

传统磁控溅射单色PVD技术要在实现双色效果,采取的工艺措施是在整体PVD单色的基础上把需要实现另一种颜色的区域激光镭雕掉或者磨掉。新加工出来的区域就只能表现金属的本色,表面硬度也就是金属本身的表面硬度---

HV200左右(而PVD后的表面硬度为HV600以上)。 

其缺点是:

1)工艺比传统单色PVD的更为复杂,流程更为繁杂,生产难度高;

2)生产良率低,大约为65~70%(传统单色PVD的生产良率一般为85~90%;

3)价格会比传统单色PVD的高50~60%;

4)因工艺和流程的影响,双色PVD生产限制较多,受产品结构的影响较大,而传统单色PVD则几乎不受限制

现代涂层设备(均匀加热技术、温度测量技术、非平衡磁控溅 射技术、辅助阳极技术、中频电源、脉冲技术) 现代涂层设备主要由真空室、真空获得部分、真空测量部分、电源供给部分、工艺气体输入系统、机械传动部分、加热及测温部件、离子蒸发或溅射源、水冷系统等部分组成。 

1真空室

涂层设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式,由于工模涂层对加热及机械传动部分有较高要求,而且工模形状、尺寸千差万别,连续涂层生产线通常难以满足要求,须采用单室涂层机。 

2 真空获得部分

在真空技术中,真空获得部分是重要组成部分。由于工模件涂层高附着力的要求,其涂层工艺开始前背景真空度最好高于6mPa,涂层工艺结束后真空度甚至可达 0.06mPa 以上,因此合 理选择真空获得设备,实现高真空度至关重要。 就目前来说,还没有一种泵能从大气压一直工作到接近超高真空。因此,真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的,必须将几种泵联合使用,如机械泵、分子泵系统等。

3 真空测量部分

真空系统的真空测量部分,就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样,没有一种真空计能测量整个真空范围,人们于是按不同的原理和要求制成了许多种类的真空计。 

4 电源供给部分

靶电源主要有直流电源(如 MDX)、中频电源(如美国 AE公司生产的 PE、PEII、PINACAL);工件本身通常需加直流电源(如 MDX)、脉冲电源(如美国AE公司生产的 PINACAL+)、或射频电源(RF)。 

5 工艺气体输入系统

工艺气体,如氩气(Ar)、氪气(Kr)、氮气(N2)、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、氢气(H2)、氧气(O2)等,一般均由气瓶供应,经气体减压阀、气体截止阀、管路、气体流量计、电磁阀、压电阀,然后通入真空室。这种气体输入系统的优点是,管路简捷、明快,维修或更换气瓶容易。各涂层机之间互不影响。也有多台涂层机共用一组气瓶的情况,这种情况在一些规模较大的涂层车间可能有机会看到。它的好处是,减少气瓶占用量,统一规划、统一布局。缺点是,由于接头增多,使漏气机会增加。而且,各涂层机之间会互相干扰,一台涂层机的管路漏气,有可能会影响到其他涂层机的产品质量。此外,更换气瓶时,必须保证所有主机都处于非用气状态。 

6 机械传动部分

刀具涂层要求周边必须厚度均匀一致,因此,在涂层过程中须有三个转动量才能满足要求。即在要求大工件台转动(I)的同时,小的工件承载台也转动( II),并且工件本身还能同时自转(III)。

在机械设计上,一般是在大工件转盘底部中央为一大的主动齿轮,周围是一些小的星行轮与之啮合,再用拨叉拨动工件自转。当然,在做模具涂层时,一般有两个转动量就足够了,但是齿轮可承载量必须大大增强。 

7 加热及测温部分 

做工模涂层的时候,如何保证被镀工件均匀加热比装饰涂层加热要重要得多。工模涂层设备一般均有前后两个加热器,用热电偶测控温度。但是,由于热电偶装夹的为置不同,因而,温度读数不可能是工件的真实温度。要想测得工件的真实温度,有很多方法,这里介绍一种简便易行的表面温度计法 (Surface Thermomeer)。该温度计的工作原理是,当温度计受热,底部的弹簧将受热膨胀,使指针推动定位指针旋转,直到最高温度。降温的时候,弹簧收缩,指针反向旋转,但定位指针维持在最高温度位置不动,开门后,读取定位指针指示的温度,即为真空室内加热时,表面温度计放置位置所曾达到的最高温度值。 

8 离子蒸发及溅射源 

多弧镀的蒸发源一般为圆饼形,俗称圆饼靶,近几年也出现了长方形的多弧靶,但未见有明显效果。圆饼靶装在铜靶座(阴极座)上面,两者为罗纹连接。靶座中装有磁铁,通过前后移动磁铁,改变磁场强度,可调整弧斑移动速度及轨迹。为了降低靶及靶座的温度,要给靶座不断通入冷却水。为了保证靶与靶座之间的高导电、导热性,还可以在靶与靶座之间加锡(Sn)垫片。磁控溅射镀膜一般采用长方形或圆柱形靶材, 

9 水冷系统 

因为工模涂层时,为了提高金属原子的离化率,各个阴极靶座都尽可能地采用大的功率输出,需要充分冷却;而且,工模涂层中的许多种涂层,加热温度为 400~500ºC,因此,对真空室壁、对各个密封面的冷却也很重要 , 所以冷却水最好采用18~20ºC 左右的冷水机供水。 为了防止开门后,低温的真空室壁、阴极靶与热的空气接触析出水珠,在开门前 10 分钟左右,水冷系统应有能力切换到供热水状态,热水温度约40~45ºC。 

十四、工模具PVD 的工作步骤 

工模具 PVD 基本工艺流程可简述为:IQC→前处理→PVD→FQC,分别介绍如后。 

1 IQC 

IQC(InQuality Control)的主要工作除了常规的清点数量 ,检查图纸与实物是否相符外,还须仔细检查工件表面,特别是刃口部位有无裂纹等缺陷。有时对于一些刀具、刀粒的刃口,在体式显微镜下观察,更方便发现问题;另外,IQC 的人员还要注意检查待镀膜件有无塑胶、低熔点的焊料等,这些东西如果因漏检而混入镀膜程序,则将在真空室内严重放气,轻者造成整批产品脱涂层,重者使原本 OK 的产品报废,后果不堪设想。 

2 前处理工艺(蒸汽枪、喷砂、抛光、清洗) 

前处理的目的是净化或粗化工件表面。 

净化就是要去除各种表面玷污物,制备洁净表面。通常使用各种净化剂,借助机械、物理或化学的方法进行净化。 粗化与光蚀相反,其目的在于制备粗糙的表面以提高喷涂 层或涂料装饰的结构强度。 我们现在已有的前处理主要方法为:高温蒸洗、清洗、喷砂、打磨、抛光等方法。 

高温蒸洗

目前,PVD 车间常用的高温蒸洗设备是蒸汽枪。它的最大工作温度可达 145度,气压在 3~5 巴左右。由于模具中经常带有一些细小孔、螺纹孔,孔内中常常有油污、残余冷却液等杂质,用常规清洗的方法难以除去。此时,高温蒸洗设备便可最大程度的发挥它的优越性。 清洗 

十五、各厂工模涂层前清洗程序大致如下: 

1.超声波除蜡→2.过水→3. 超声波除油→4.过水→5. 超声波自换→6.过水→7.过纯水→8.强风干燥具体实施时,与我们所熟悉的装饰涂层前的清洗又有许多不同。这是因为装饰涂层的底材大多为不锈钢或钛合金,不容易生锈。此外,装饰涂层对水印、点痣等缺陷是绝对不允许的。因此,装饰涂层对纯水的水质要求极高,甚至要达到 15MΩ 以上。要保证清洗的高质量,可以通过反复清洗,并在高质量的纯水加超声波中长时间浸泡来得到。但是,工模的清洗就不同,尤其是一些热做模具钢,如果像装饰涂层那样去清洗,就会锈得一塌糊涂。 

由于工模涂层的原始表面状态,除了一些高标准的镜面模具以外,一般较装饰涂层要粗糙,因而,对涂层后的表面状态的要求也不象装饰涂层那样高,这就允许我们采取快速过水,用干燥、无油的压缩空气吹干,然后对工模强风干燥的方法来处理。而那些高标准的镜面模具,一般均为136 等不锈钢,可以借用装饰涂层的清洗法。

总而言之,工模涂层前的清洗方法因工模所使用的材料的不同而不同,因工模涂层前的表面状态的不同而不同,且不可千篇一律。

下面是几种材料生锈由难到易的排序,供参考:

不锈钢、硬质合金、金属陶瓷合金、DC53、高速钢、8407 有一种自动清洗机型号为 CR288,产自德国。该机一次最大 清洗量为 80KG,主要用于清洗刀具、小型零部件、或小尺寸的模具。它共有三个清洗缸,里面的溶液分别为自来水+清洗剂、自来水、去离子水。除了常见的超声波、大水冲洗、喷淋、摆动、热风干燥等功能外,该机另外一个优点是最后设有抽真空步骤,可以使水分尽快挥发掉。

自动清洗机内存十种工艺,均由供方预先设定。一至九可分别用于不同类型的产品、不同的表面状态的净化处理。第十种用于加注清洗剂。 

喷砂

喷砂法是借助压缩空气使磨料强力冲刷工件表面,从而去除锈蚀、积碳、焊渣、氧化皮、残盐、旧漆层等表面缺陷。按磨料使用条件,喷砂分为干喷砂与湿喷砂两类。

喷砂的工艺参数主要有枪距、倾角、装夹台旋转速度、移动速度、行程、往返次数、喷砂时间、喷砂气压。我们已使用过的参数有枪距:30~70mm; 倾角 30~70?C; 装夹台旋转速度 10~30;往返次数 3~9 次;喷砂气压:1.8~3.5 巴等。具体操作时,根据工件表面脏污程度,工件硬度,工件表面几何形状等因素,选取上下限。我们在干喷砂机中所选用的磨料为玻璃珠,适合喷一些硬度介中的材料,如油钢、模具等;在液体喷砂机中所选用的磨料为氧化铝,硬度较高,适合喷一些硬度高的材料,如硬质合金材料。对于工模涂层而言,喷砂所使用的磨料粒度也很重要。如果磨料粒度过大,则工件表面太粗糙;如果磨料粒度太小,又会降低打击力度,甚至嵌在工件表面,清洗难以去除,从而使工件涂层附着力降低。为此,欧洲一些国家,对工模涂层前喷砂所用磨料粒度做过仔细研究,严格到必须保证 85%以上的晶粒度在中 A、B 两点范围内才能使用。相比之下,我国磨料的供应商还缺乏这方面的共识,我们也很少有做这方面的检验。 

PVD 涂层工艺(加热、离子清洗、涂层、冷却、工艺气体、气压、温度、溅射功率) FQC 

FQC 的英文全拼为:“Function Quality Control”,意思是功能 质 量 控 制 , 它有别与一般意义上的 OQC(Out Quality Control) 。FQC 的内容主要包括外观检查、层深检查、附着力检查、耐磨性检查、抗蚀性检查、模拟性测试等方法。我厂目前应用的主要有外观检查、层深检查和附着力检查。

由于我们所接触的产品大多都是不允许做破坏性检查的,因而我们在镀膜时,每批都会放进随批试样。做层深检查和附着力检查的时候,大多数情况下,实际上是对随批试样进行检查。因为试样与产品在原材料、热处理状态、装夹位置等方面都难于一致,所以这样检测出的结果,与产品实际值会有一定的误差。有时可能还会有相当大的误差,只能做参考使用。当然,必要的时候,我们也可以通过制作模拟件,达到准确测量的目的。 

外观检查

对于开门取件后的产品,应仔细检查表面有无裂纹、掉涂层、疏松等缺陷。对于刀具、刀粒,还需在显微镜下仔细检查它们的刃口状态。 

层深检查

层深检查有切片金相观察法、X-ray检查法、用单色光做光源的光学测试法、球磨仪测试法等多种方法。工模涂层的层深检查是在球磨仪上进行的。方法是先用直径为 10mm 的钢球与测试表面滚磨,然后在显微镜下测量磨痕的有关数据,带入公式中,即可方便算出层深。

这种层深检查法的特点是:方便适用,误差稍大。但这种误 差应用于工模上面影响不会太大。有兴趣的同事还可参阅有关的说明书。

附着力的检查方法有很多,各个厂根据自己产品的特点,都制定了相应的检测方法。其中,比较权威的方法有两种,一种是在洛氏硬度计上,以圆锥型金刚石压头做压痕试验,在显微镜下观察,以压痕周边裂纹的多少来判断涂层附着力的高低。该方法对金刚石压头的形状要求很高,不但严格要求中心点在圆的中心,而且金刚石圆锥的圆度必须十分规则。遗憾的是,目前,我国还没有它的国家或行业标准;另一种方法是划痕法,我国有些涂层发起较早的科研部门,也是采用的该方法,有专门的国家行业标准可供查询。 

工装夹具的处理 涂后处理工艺(喷砂、涂脂技术) 检测技术(结合力的检测、层深的检测、酸蚀) 涂层剥离技术(TiN/TiAlN的剥离技术、CrN/DLC/CrAlTiN 的剥离技术、硬质合金的表面涂层剥离技术) 涂层刀具的应用技术(涂层的正确选择、涂层刀具的正确使用 

涂层对刀具的优化非常大,由于高速切削加工比传统切削 加工所产生的温度要高,应用涂层,可以发挥其耐高温、抗氧化及加硬材质等作用。例如,氮化铬(CrN)涂层可降低磨擦系数,改善光洁度及排屑情况。

 

十六主要技术要求规范

1、在黑色、银色、金色、普通的玫瑰色等传统常规颜色之间进行双色PVD配对选择; 

2、不允许在3D面上或者3D面之间进行双色PVD配对处理; 

3、可以在2D平面结构上进行双色PVD设计;

4、就目前的技术条件而言,限于普通常规颜色,比如黑色、银色、金色、普通的玫瑰色。在黑色、银色、金色、普通的玫瑰色等传统常规颜色之间进行双色PVD配对选择;

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