真空涂层镀钛设备是如何实现让涂层刀具延长寿命

        大家在购买工具时经常会看到金黄色的、钴铜色的、黑色的等色的钻头、铣刀、模具等，这些工具即是通过刀具PVD镀钛技能加工后的涂层产品。涂层的硬质合金刀片，不仅能延长刀具的使用寿命，也可以加工未涂层时不能加工的商品，刀具上的色彩不一样也就意味着涂镀不一样的涂层，那么真空镀膜设备是如何实现让涂层刀具寿命长、高产出的呢？

        表面呈金黄色的是在刀具上涂镀了TiN，ZrN涂层，TiN是第一代广泛应用的硬质层材料，硬度可达到2000HV，摩擦系数低、抗冲击韧度好和被加工材料亲和力小，不易形成由积屑瘤等引起的黏着磨损；ZrN硬度比TiN高，约为2400HV，有一定的抗氧化能力，稳定性好。

        表面呈钴铜色的是在刀具上镀涂了TiAIN涂层，TiAIN的显微硬度高达2800HV以上，由于AI的元素的加入，使TiN涂层刀具在使用过程中，提高了抗高温氧化作用，在涂层表面上生成一层较薄的、化学性能非常稳定的AI2O3，以保护涂层不被氧化，因此TiAIN涂层的工作温度可达到800oc。

        表面呈黑色的是在切削工具上镀涂了TiC/CrN涂层。TiC显微硬度为2800-3000HV，具有较高的抗机械摩擦和高磨料磨损的性能，它的膨胀系数和硬质合金相近，与基体结合牢固。CrN涂层虽然显微硬度不算很高约为1800HV，但是它有很强的耐磨损性能，抗氧化性能和较高的附着能力。

        不同涂层的刀具PVD镀钛有着不同的作用，从颜色上就可以区分工具的用途。使用离子镀膜机为刀具加了涂层之后，刀具的寿命得到了大幅度的提高，抗氧化能力强且更耐高温，在生活中带来很大的方便，更重要的是能在生产中大幅提高产量，从而提升利润。

        据不完全统计，在硬质合金刀片上，涂镀AITiN涂层后，使用寿命比未涂层硬质合金刀片提高了3-5倍；三角花键滚齿刀涂镀了TiN-C3N4涂层后，使用寿命比未涂提高了4倍，硬质合金石油管螺纹梳刀涂镀了MT-TiCN-AI2O30TiN涂层后，可加工钢管接头200件左右，未涂层刀片不能加工；金刚石涂层整体硬质合金立铣马比未涂层的提高5-10倍；SKH51材质的准冲冲头，未涂覆可用20000次，经过PCVD涂覆后可用33000次，SKH55材质的冷锻冲头，未涂覆可加工45000个螺栓，涂镀TiC TiCN TiN涂层后，可加工75000个螺栓等等。

       另外，国内外一些著名刀具生产厂商，将上述各种涂层材料组合起来，通过对涂层成分、结构和涂层厚度的综合设计，研制出多层复合深层材料。这些涂层，充分发挥了几种材料各自的优点，大大提高了涂层硬质合金刀片的使用寿命。

       涂层刀具的应用非常广泛，在刀具中，涂层刀具比例已超过5%以上。目前，全世界有100多个国家500多家公司从事涂层工具的生产，涂层工具品牌达上千种以上。

       刀具PVD镀钛离子镀膜技术是一种物理气相沉积技术，通常在低气压气体放电等离子体环境中进行，也称为离子气相沉积。离子镀膜不仅可以镀单单一金属和合金，而且还可以获得电镀和化学镀所不能得到的金属与非金属化合物镀层。此镀层的硬度和耐磨性极高，若用于刀具，可以大幅度提高刀具的切削速度和使用寿命，还可以改善切削过程，提高加工精度。在一般情况下离子镀的镀层很薄，所以常将离子镀的镀层称为镀膜。更重要的是，真空蒸镀和溅射镀膜传统的蒸镀以及溅射镀膜都主要利用中性粒子成膜，在膜层粒子到达基片时的速度较低，因而会产生诸如沉积速率低、膜层附着力差、膜层不致密等问题，而离子镀可以很好解决上述问题。

        离子镀膜技术原理：

        离子镀膜技术采用真空镀膜设备和特定的水性化学原材料，应用化学反应的原理通过直接喷涂的方式达到电镀的效果，使得被喷物体表面呈现金色、铬色、镍色以及各种色彩渐变色等镜面高光效果。

        离子镀膜技术分类：

        根据膜层粒子的获得方式，离子镀可以分为蒸发型离子镀和溅射型离子镀，其中蒸发型离子镀又根据放点原理不同可以分为直流二级型离子镀、热丝弧离子镀、空心阴极离子镀以及热阴极离子镀等。直流二级离子镀，通过稳定的辉光放点，空心阴极离子镀和热丝弧离子镀，都是热弧光放电，而阴极电弧离子镀放电类型最特殊，采用了冷弧光放电。在众多离子镀膜技术中阴极电弧离子镀是集大成者，目前逐渐发展为硬质薄膜领域的主力。首先，带有正电位的引弧针靠近带有负电位的靶材，阴阳两极之间距离足够小的时候，两极之间的气体会被击穿，形成弧电流，此时，部分氮气发生离化，形成氮的阳离子以及电子。受到电场力的吸引，接下来氮的阳离子会飞向阴极靶材附近，而电子会飞向引弧针，当电子到达阳极时，粒子将不能到达阴极靶面，二是在距离靶面较近的位置富集，形成正离子堆积层。接下来电子会飞向正离子堆积层，形成电流，堆积层和靶面被导通，在靶面附近产生电弧，蒸发了靶材，同时吸引正离子，产生溅射。

        离子镀膜技术应用：

        初期离子镀金膜或银膜解决了滚珠轴承的润滑问题，后来逐渐发挥在那位防腐膜、超硬质膜层等。离子镀TiN膜后呈现金黄色，已经被运用于钟表零件、文化用品、餐具等方面，不仅外观美丽，而且耐腐蚀耐热。北京丹普真空离子镀膜机广泛应用于各行业高端产品、沉积各种功能的镀层，并且许多已经进入大规模工业生产，服务国内外工具、装饰等生产加工企业。