PVD技术大幅度强化基体表面诸如硬度和摩擦系数等物理特性指标

   刀具PVD涂层加工工艺处理温度可控制在100～500℃以下，因此镀钛工艺可用于多种材质基体的涂层，不仅具有多姿多彩的装饰效果，更重要的是采用PVD技术可使涂层具有优异的理化特性，大幅度强化基体表面诸如硬度、摩擦系数等物理特性指标。

1、工艺性镀钛（工具镀）：提高工件表面理化特性的镀膜可使其使用寿命及生产效率成倍提高。主要应用在各种刀剪、车削刀具（如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等）、各种五金工具（如螺丝刀、钳子等）、各种模具等产品中。如在切削刀具上镀制1～5μm的TiN膜层，可使刀具寿命提高2~10倍，提高切削速度30%，提高进给量20～100%，且使加工工件的光滑度提高一个等级。 

2、装饰性镀钛（装饰镀）：离子真空镀膜设备可制备多种色泽的膜层，由浅到深的金黄色、古铜色、黑色、蓝色以及绚丽的复合色等等，在不锈钢立柱、扶手、展架、屏风、钟表、灯具、厨具、卫浴五金等各种装饰性材料的加工应用中已广泛采用真空镀钛技术。

常用的涂层

    （1）氮化钛涂层（TiN）

    TiN是一种通用型PVD涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。该涂层用于高速钢切削刀具或成形工具可获得很不错的加工效果。

    （2）氮碳化钛涂层（TiCN）

    TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。

    （3）氮铝钛或氮钛铝涂层（TiAlN/AlTiN）

    TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。根据涂层中所含铝和钛的比例不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的表面硬度，因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。

    （4）氮化铬涂层（CrN）

    CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。

    （5）金刚石涂层（Diamond）

    CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合材料（MMC）、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层（注意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会产生大量切削热，并导致发生化学反应，使涂层与刀具之间的粘附层遭到破坏）。

    适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同，分别有其特定的使用场合。此外，还可以采用多层涂层，此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层，可以进一步提高刀具的使用寿命。

    真空镀膜刀具PVD涂层加工采用纳米涂层的新技术，在模具表面沉积多层多元素金属薄膜(膜层厚度为l～71a,m)，这层膜具有耐磨损、抗腐蚀，高硬度的功能，由于这层膜不与铝、锌等金属溶液亲和或发生反应，能极大地改善压铸件的离模性能而不发生粘模现象。在改善液体金属粘模和热龟裂方面取得最佳效果，有效解决压铸模具碰到的问题，以获得最优的综合使用性能，解决了传统工艺所无法解决的问题。

真空离子镀钛应用的就是PVD技术。 

    金属在特定环境下(压力，温度，电磁场等)与各种气体(氩气，氮气，氧气及乙炔气等)产生综合作用形成等离子体，经过加速后，等离子体涌向被镀工件表面，形成牢固的膜层。该镀钛膜层细密均匀，结合力强，硬度高，防腐耐磨，具有良好的导电性和自润滑性能，同时色泽丰富多样，因此真空镀钛不仅是提高材料使用性能的有力手段，在装饰上同样是提升档次，提高附加值的最佳选择。 

    PVD(物理气相沉积)技术在二十世纪七十年代末，刀具PVD镀钛开始应用在提高机械力学性能的硬质膜方面，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工具制造业的高度重视，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。PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。 

    PVD镀钛抛光技术(物理气相沉积)是相对于CVD(化学气相沉积)来说的。它是一种蒸发镀膜技术，由蒸发、运输、反应、沉积四个物理反应完成材料镀膜的过程，可以说是一种替代电镀的过程。

    PVD镀钛抛光技术(物理气相沉积)承袭了化学气相沉积提高表面性能的优点,并克服了化学气相沉积高温易使材料变形等缺点。要知道，在一般化学气相沉积(CVD)的过程中，基体表面发生化学反应所需能量来源于外界热源对于基体表面的加热作用，因此CVD过程温度很高，容易造成材料本身的变形。

    而物理气相沉积(PVD)不同于化学气相沉积(CVD)，在物理气相沉积(PVD)过程中，基体表面发生化学反应所需能量来源于等离子体粒子或电子束能量等，并且其起到了化学反应中催化剂的作用，可使外界热源对于基体表面的加热作用大大减轻，因此PVD过程温度很低，故产生畸变的风险也大大减少小，从而大大保证了材料表面的完整性，提高了其使用性能，使其PVD涂层的硬度更高，也更耐磨，不易脱落。

    涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料，是刀具发展中的一项重要突破，是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后，把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min。1976年又出现了碳化钛-氧化铝双涂层硬质合金，把切削速度提高到250m/min。1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金，使切削速度提高到300m/min。

    在高速钢基体上刀具涂层多为TiN，常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆，一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上，涂层厚度为几微米，涂层硬度可达80HRC，相当于一般硬质合金的硬度，耐用度可提高2-5倍，切削速度可提高20%-40%o

    硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上，涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物，一般采用化学气相沉积法(CVD法)。

    目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速。处于领先地位的瑞典，在车削上使用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%，在铣削方面已达到50%以上。但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料，也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。

    在刀具涂层领域，仍然有很大的市场空间，除了汽车工业这一传统行业外，航空航天、军工、风电也是企业重点关注的市场。此外，虽然今天几乎所有加工行业所使用的刀具都被添加了涂层，但对于其它行业所使用的部件和工具来说，这还远远没有成为一项规则。在其它不同行业的许多部件上采用物理气相沉积涂层，这个潜在市场仍然有极大空间有待开发。物理气相沉积溅射技术已经可以用来在低至100℃的相对较低的温度下沉积涂层，这为这些涂层的使用打开了全新的市场。

     PVD镀钛技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是最快的，它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀钛 ，指的就是真空离子镀钛;通常所说的PVD镀钛机，指的也就是真空离子镀钛机。

     PVD镀钛(离子镀钛)技术，其具体原理是在真空条件下，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镀钛膜层的特点,采用PVD镀钛技术镀出的膜层，具有高硬度、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。

     在高温，真空钛金炉内，钛、锆金属。借用惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸气离子化，离子经电场加速而沉积带负电荷的不锈钢板上，从而形成色泽丰富艳丽的金属膜

色泽永恒的PVD镀钛

     PVD涂层加工不同与传统的电镀等方式，因为其独特的性能，高硬度，防磨檫，不剥落，不褪色，高度防腐，并且不受紫外线影响，因此，PVD镀钛不锈钢是作为一种独特的装饰材料被广泛应用于各种装饰领域

 独特性能

 在烈日下，潮湿及一般的城市环境中保持不褪色

 在紫外线下不会脱皮，不剥落，不掉色

 可以在各种纹路，图案表面上镀许多颜色

 PVD镀膜颜色范围

 金色，黄铜色，玫瑰金色，银白色，黑色，古铜色，紫铜色，蓝色等

 表面特征

 外观：纯金属膜，凝重而华丽的金属光泽

 抗腐蚀和氧化性：不褪色，不易划伤

 通用性：室内外主要的表面装饰工艺

 良好的可塑性：在弯曲90度以上，不易断裂或脱皮及表面檫伤

 耐抗性：硬度系数超过80RC

 耐久性：表面抛光可维持20年以上

 经济性：节约（减少）了一般镀铜（金）板所需清洁磨光的时间和花费，使用一块软布和玻璃清洁剂就可以

 抗破坏性：笔迹和图迹易消除

 环境适应性：防止有害物质的放射

     在加工过程中，切削刀具将承受几方面的损伤，如切削热，高压，磨损和热振荡。刃口的温度将超过1000摄氏度。这种极端的热量将破坏刀具材料各成分的结合力及其它成分，还有可能导致刀具和被加工材料间发生有害的化学反应。磨损是切削过程中始终发生的过程：刀具和被加工材料间的接触面将承受大于140bar（2000Psi）的压力。

     热振荡：刀具的快速加热和冷却是加工过程中非常普遍的情况；在切削过程中，刀片被加热，当刀片离开切削面时，刀片被冷却。机械振荡在加工断续表面时经常发生。根据具体操作和被加工工件的情况，机械振荡有时扮演着车削加工的角色。粘连磨损经常发生在被加工材料粘连在刀具表面的情况下（形成积屑瘤）。

PVD涂层常见用涂效果

     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涂层应用实例：

　　模具名称涂层类型模具材料被加工材料使用效果

　　刀具类刀具PVD涂层　TiN（氮化钛）SKD11　0.5mm不锈钢，提高9倍以上

　　模具配件冲棒TiN（氮化钛）Cr12MOV　低碳钢板，提高5倍以上

　　粉末冶金模具　CrN（氮化铬）DC53　WC＋Co粉末，提高12倍以上

　　拉伸模具　TiCN（碳氮化钛）SKD11低碳钢板，解决模具、产品拉伤问题

　　压铸模具　AlCrN（氮化铬铝）H13铝合金6063，解决粘铝料现象，模具寿命延长 

PVD真空涂层主要应用:

a.切削刀具类

　　细微纳米级颗粒的PVD涂层显微结构兼备高韧性、高硬度、高抗氧化性的特性，并可实现加工过程中无摩擦排屑的极光滑表面。在涂层沉积过程中，做到涂层与产品基体的超强附着，同时可以有效的控制涂层的沉积厚度（单边0.5微米─5微米），针对不同的产品类型涂层处理。刀具PVD涂层PVD后的刀具也具备了CVD后的热稳定性，从而实现刀具（拉刀、铣刀、丝攻、钻头、刀粒、分中棒等）的强力高效加工，使其具备卓越的使用性能。　　

b.模具类、模具配件及机械零件类

　　针对不同的模具（塑胶模、五金冲压模、压铸模、、成型模、引伸模、拉伸模、翻边模等）和模具配件（冲棒、顶针）、机械耐磨、耐蚀零件等高要求五金制品所采用的PVD涂层工艺，可显著提高产品表面硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性以及润滑性；并能方便脱膜，大力提升模具、零件的品质（如表面粗糙度、耐磨性、精度等）和使用寿命，使其有效的发挥产品的潜能。

　　c.医疗器械、金属五金制品类

　　PVD涂层技术可以广泛应用于各类磨损、咬合、腐蚀、粘着、融合等而引起失效的工具、模具、机械零件、医疗器械等。其中，因磨损引起的失效的产品（如：冲裁、冷镦、粉末成型等）涂层后可提高寿命2-20倍以上；因咬合引起产品或模具的拉伤问题（如：引伸模、拉伸模、翻边模等），涂层后可以从根本上予以解决。PVD涂层处理适用的材料：承受加热温度大于230度而不受影响的金属材料。

   PVD涂层镀钛通常称谓：镀钛，PVD镀钛，离子镀膜,真空镀钛，镀铬，镀钛加工，表面处理加工,真空镀膜加工， PVD涂层，刀具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，镀钛涂层，超硬涂层，真空涂层，冲棒镀钛，五金模具镀钛，塑胶模镀钛，纳米镀钛,金属表面处理等。

   PVD镀钛特点：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。