PVD涂层加工在模具中有什么样的应用

塑料模具

塑料模具由于要求较高，故其耐用性更加受到关注。例如所生产的塑料中带有纤维，容易磨损模具表面，或脱模时需要提高润滑的性能。PVD涂层加工由于其独有的润滑性及超高的硬度，可以大大改善生产过程中所遇到的上述问题。

1、 铍铜模具或镶件

铍铜的特点是散热快，硬度一般可达到洛氏硬度40。散热快(比钢材快3倍)代表注塑生产周期可以缩短，产量更高。铍铜价格昂贵，比一般塑料钢材贵，所以任何的磨损、报废或修磨的成本都很高。基于硬度无法超过洛氏硬度40，所以，表面磨损是其碰到的比较严重的问题。

考虑到硬度及铍铜的特性，涂层公司特别为铍铜模具或镶件设计了一套完善的PVD涂层方案TiN-BeCu，提高了铍铜表面耐磨性，同时又不会降低其导热性高的特性。

2、 精密模具或镶件

现今潮流消费性产品如数码相机、笔记本电脑、手机或PDA产品功能特别多，但外型则向娇小玲珑方向发展，故该类产品对精密度及材料的选择等方面的要求都很高。在选材方面，基于外壳的高保护性能及内部的高强度，一般采用PC+ABS+玻纤材料。而该材料对模具的磨损性或腐蚀性高，所以模具的磨损比较快，而维修精密模具的价格也较高。

此外，塑料模具一般采用低温回火，因此，所有高温处理的PVD涂层都不适合。在这种情况下，CrNC是最好的选择。CrNC抗化学腐蚀能力强，而且它的硬度也不低于HV2000，足以应付塑料生产所要求的硬度，是塑料模具最佳的选择。

而精密模具镶件的特点是误差小、深槽多，要做到不变形及涂层的均衡并不容易。涂层公司对塑料模具的应用了如指掌，应用CrNC涂层为客户解决模具磨损的问题。

3、 含尼龙或大批量生产模具

3.1) 透明塑料瓶是典型大批量生产的制品，其模具在高速生产的情况下，对表面的要求特别高，如：表面硬度高、抛光至镜面及脱模能力良好等。一般欧美生产商都乐意采用Mirror-Gold PVD涂层处理来增强模具表面的硬度，并提高润滑脱模能力。由于PVD涂层加工的高硬度及良好的润滑性能，因此能缩短生产周期，提高产量。

3.2)现今汽车制造商正想方设法在不影响安全、质量的情况下，不断降低汽车的总重量，从而达到省油的目的。工程塑料质轻且强度高，是汽车零部件的良好材料。但如果碰到生产诸如尼龙或加玻纤的工程塑料产品时，不管是什么类型的模具钢材，其表面磨损都特别厉害。为了延长使用寿命，一般欧美汽车生产商均愿意采用PVD涂层。无锡一家大型汽车配件模具及制品生产商知道PVD涂层的好处后，其所有生产尼龙汽车配件的模具均采用了PVD涂层，从而提高了模具的使用寿命。

五金模具

模具工业大致可以分为：五金模具、塑胶模具、压铸模具三大类。对五金模具而言，因五金行业一般需要在金属薄片上冲孔、褶弯成型等。常用的冲压配件，如冲棒，经常与被加工材料摩擦。为了延长其使用寿命，绝大多数需要表面使用PVD涂层。

1、 五金冲压模具

五金冲压通过剪切的原理，把五金薄片冲成不同的形状。根据其加工过程，磨损、塑性变型、崩角都是其破坏的机理，所以最理想的冲压模具必须同时拥有高硬度和高韧性。硬度高可确保抗磨损性能好，韧性好代表抗崩角性能好。

基于模具钢材的物理性能限制，例如常用的D2材料，其硬度超过HRc62，因此采用TiCN-MP PVD涂层是提高表面抗磨损的最好办法，例如氮化钛PVD涂层表面硬度可达到HRc85，对解决磨损问题有直接的帮助作用。不过，塑性变型还需要基体的硬度来承担。冲棒是冲压常用的模具，一般采用TiN-Mirror和TiCN-MP涂层。

2、五金成型模具

良好的五金拉伸模具要求硬度高，兼有润滑性能良好的表面。一般的冷作钢可以达到HRc62，但钢材表面润滑度低，PVD涂层可以满足这两方面的要求。TiCN是很好的拉伸涂层，其硬度可达到Hv3700，但摩擦系数可低于0.2。

压铸模具

压铸模具的生产条件最严苛，在高温的金属溶液，通过高压力注射，并且模具表面不停的热胀冷缩，导致压铸模具的使用寿命很短，在生产时不停的需要修模、维护。PVD TiAlN-F3涂层可以解决部分压铸模具碰到的问题，但延长其寿命的效果比刀具要相对差些。涂层公司针对此问题研发了PVD涂层前处理的新技术，在改善液体金属粘模和热龟裂方面取得了一定的成绩。

对PVD涂层特性的几点认识

◆ PVD涂层加工增加了模具制造成本，为何说降低了生产成本呢?

涂层是增加制造模具的成本，约占模具总成本的10%左右。但如果以生产每一件制品的总成本计算的话，因为涂层的功效，延长了模具几倍的寿命，且脱模容易，停机维修模具时间减少等，把生产量提升一倍或缩短生产时间，那么每一件产品的生产成本肯定降低很多。

◆ PVD涂层硬度很高，那么基体钢材就不需要提高硬度了?

PVD涂层加工只是表面一层很薄的(1～10µm)金属陶瓷涂层，它主要是提高表面硬度，增强表面耐磨性，主要是针对平行的摩擦，所以基体的硬度是非常重要的。冲压模具对温度要求是55℃以上，塑胶模具对温度的要求为30℃以上。如果冲压模具的硬度达不到HRc60以上，基体就好像“豆腐”一样，马上会产生塑性变型。因此，不会因为使用了涂层便降低了基体的硬度。

◆ 任何材料都可以做PVD涂层吗?

PVD涂层是在高真空、低温(约200℃或400℃)的状态下进行处理的，如在这温度下材料便熔化或变软的话(例如：锌)，便不能做PVD涂层。一般的模具钢和硬质合金并不存在这样的问题。

◆ 涂层是否越厚越好?

涂层越厚其耐磨时间当然越长，但基于PVD涂层厚度与基体的结合力成反比的关系，所以两者衡量之下，PVD涂层不能太厚。经验证，1～4µm是最适合的涂层厚度。

◆ PVD涂层和镀铬、镀镍的原理是否相同?

镀铬和镀镍是通过普通的电解原理制造的涂层，但PVD涂层是通过等离子体的沉积技术。PVD涂层可以在1～10µm的范围，控制精度在0.5µm以内，而电镀工艺绝对无法达到这样的范围。镀铬的硬度约为Hv1000，而PVD涂层硬度可达到Hv4000以上。

我们工作最常见用到的pvd涂层技术。

增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

过滤阴极弧：过滤阴极电弧(FCA )配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为100%，并且可以过滤掉大颗粒， 因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。

磁控溅射：在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射。

离子束DLC：碳氢气体在离子源中被离化成等离子体，在电磁场的共同作用下，离子源释放出碳离子。离子束能量通过调整加在等离子体上的电压来控制。碳氢离子束被引到基片上，沉积速度与离子电流密度成正比。星弧涂层的离子束源采用高电压，因而离子能量更大，使得薄膜与基片结合力很好；离子电流更大，使得DLC膜的沉积速度更快。离子束技术的主要优点在于可沉积超薄及多层结构，工艺控制精度可达几个埃，并可将工艺过程中的颗料污染所带来的缺陷降至最小。

PVD涂层技术出现于，制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视，人们在开发高性能、高可靠性涂层设备的同时，也在硬质合金、陶瓷类刀具中进行了更加深入的涂层应用研究。与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。当前PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、车刀片、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。

PVD技术不仅提高了薄膜与刀具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。

PVD涂层是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

      PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用真空镀膜设备气体放电使钛板蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。PVD镀 膜通常称谓：金属表面处理, 镀钛，镀钛厂，东莞镀钛，镀膜,真空镀膜，镀铬，镀钛加工，PVD，表面处理，钛板，表面处理加工,真空镀膜加工，表面处理，PVD涂层，模具镀钛，纳米涂层，真空电镀，零件镀钛，精密模具镀钛，冲压模具镀钛，压铸模具镀铬，耐磨涂层，真空镀钛，镀钛涂层，离子镀钛，真空涂层，冲棒镀钛，五金模具镀钛，塑胶模镀钛，纳米镀钛等.  

金属表面处理PVD镀 膜特点：增寿、增硬、增值,并以其硬高度、高耐磨、强抗腐蚀性、抗高温、抗黏着性等优越的使用性能广泛应用于模具工业中。  

    金属表面处理PVD镀 膜种类：氮化钛(TiN),镀铬(CrN), ROSE,氮铝钛(TiAlN),高铝钛(AlTiN), PLUS,氮碳化钛(TiCN),氮碳化铬(CrCN)等各种超硬膜层，其涂层厚度可达到0.5～5um，故而您不用担心会给尺寸带来麻烦，并以最新工艺使产品具有良好的润滑、散热（干式），使工件寿命可增加10～50倍，可提高600％工作效力，从而降低生产成本。  

 相关镀膜产品：  

1．切削工具业：如钻头，铣刀，螺齿刀，拉刀，圆锯片，舍弃式刀片等工具。 

2．精密模具业：拉伸模，五金模，塑料模，模具配件，成型模具，顶针，冲棒，镶件等。 

3．粉末冶金业：精密模具，各种模具工件/耐磨部件等。  

4．电子医疗设备:SMT机器零件,人工关节,手术刀,内孔镜等。  

5．汽车工业：活塞，活塞环，汽门挺杆，凹轮轴等。