PVD涂层技术是把弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术

    PVD涂层加工技术是把弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术。由于离子镀技术具有镀膜速度高,膜层致密,膜的附着力好等特点,使多弧离子镀镀层在模具的超硬镀膜领域的应用越来越广泛,并将占据越来越重要的地位。

    针对目前我国的模具表面处理技术的应用现状我刊经过用户抽样问卷调查发现，目前，模具制造企业主要应用的表面处理技术仍是以传统的表面淬火、渗碳/氮技术、电镀与化学镀技术为主，而这些技术都不同程度地存在表面硬度分布不均、热处理变形等难以解决等多方面的问题。对于今后的技改方向，大家的共同关注点在于新技术的应用，如表面涂层技术、TD覆层处理技术、激光表面强化技术和电子束强化技术等。CVD技术CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）技术均被广泛应用于模具表面处理，其中模具PVD涂层层技术具有更卓越的抗高温氧化性能和强大的涂层结合力，在高速钢切边模、挤压模上应用效果良好。

    PVD涂层只是表面一层很薄的（1～4祄）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。

    目前已有许多种刀具涂层可供选择，包括PVD涂层、CVD涂层以及交替涂覆PVD和CVD的复合涂层等，从刀具制造商或涂层供应商那里可以很容易地 获得这些涂层。本文将介绍一些刀具涂层共有的属性以及一些常用的PVD、CVD涂层选择方案。在确定选用何种涂层对于切削加工最为有益时，涂层的每一种特性都起着十分重要的作用。 

1.涂层的特性 

（1）硬度 

PVD涂层加工带来的高表面硬度是提高刀具寿命的最佳方式之一。一般而言，材料或表面的硬度越高，刀具的寿命越长。氮碳化钛（TiCN）涂层比氮化钛（TiN）涂层具有更高的硬度。由于增加了含碳量，使TiCN涂层的硬度提高了33%，其硬度变化范围约为Hv3000～4000（取决于制造商）。表面硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为成熟，与PVD涂层刀具相比，CVD金刚石涂层刀具的寿命提高了10～20倍。金刚石涂层的 高硬度和切削速度可比未涂层刀具提高2～3倍的能力使其成为非铁族材料切削加工的不错选择。 

（2）耐磨性 

耐磨性是指涂层抵抗磨损的能力。虽然某些工件材料本身硬度可能并不太高，但在生产过程中添加的元素和采用的工艺可能会引起刀具切削刃崩裂或磨钝。 

（3）表面润滑性 

高摩擦系数会增加切削热，导致涂层寿命缩短甚至失效。而降低摩擦系数可以大大延长刀具寿命。细腻光滑或纹理规则的涂层表面有助于降低切削热，因为光 滑的表面可使切屑迅速滑离前刀面而减少热量的产生。与未涂层刀具相比，表面润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速度进行加工，从而进一步避免与工件材料发生高温熔焊。 

（4）氧化温度 

氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。虽然TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事 实证明它在高温加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间形成一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具 传入工件或切屑。与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的切削速度通常更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层，硬质合金钻头和立铣刀通常采用这种 TiAlN PVD涂层涂层。 

（5）抗粘结性 

涂层的抗粘结性可防止或减轻刀具与被加工材料发生化学反应，避免工件材料沉积在刀具上。在加工非铁族金属（如铝、黄铜等）时，刀具上经常会产生积屑 瘤（BUE），从而造成刀具崩刃或工件尺寸超差。一旦被加工材料开始粘附在刀具上，粘附就会不断扩大。例如，用成型丝锥加工铝质工件时，加工完每个孔后丝锥上粘附的铝都会增加，以至最后使得丝锥直径变得过大，造成工件尺寸超差报废。具有良好抗粘结性的涂层甚至在冷却液性能不良或浓度不足的加工场合也能起到 很好的作用。 

      PVD涂层纳米涂层材料有着许多优良的特点，首先是光学性能十分的优良，涂层的光学透射谱几乎包含从紫外线到红外线的所有光谱，这样优异的性能是普通的模具涂层材料无法达到的，并且根据需要还可以让模具在可见的光方位内出现荧光，这对于光学仪器来说是无疑是最为优秀的性能。  

     在需要良好光学透性的产品上，涂层依旧有很好的应用，可以减少光的折射和热的传导。所以在模具涂层的材料中计入纳米材料可以改善模具的表层处理。让模具可以更加适用于产品的生产，更加的高效，更加的精准。

PVD涂层技术对模具表面涂层的益处可以从以下几个方面来谈谈： 

1，提高模具表面耐磨性，使其硬度变的更高； 

2，PVD涂层加工的摩擦系数低，致使它的润滑性很好，塑料产品更容易脱膜，五金更易成型； 

3，一些产品需要经过酸性原料，通过PVD涂层技术使模具抗化学腐蚀能力大大提高； 

4，PVD涂层的高抗氧化能力极强，这就表明PVD涂层可以在很高的温度使用； 

5，PVD涂层很薄，其厚度一般都在1-4μm，这样就不影响产品的尺寸，产品就不需要做后续的加工处理，提高了工作效率。 

     从以上优点可以看出，PVD涂层可以改善塑料制品，降低模具的磨损、提高产品的脱模能力、使产品的表面更光洁。对五金模具而言，PVD涂层可以增强模具的耐磨性、耐热性、延长模具的使用寿命、降低工艺的成本。 

     模具PVD涂层针对机械加工刀具进行低温PVD-超硬耐磨涂层和润滑涂层，可提高刀具寿命3~10倍，节约刀具材料1/2，节约生产成本30%以上，提高生产效率30-50%，大幅度提高机加工水平。

      针对模具行业，如冲压模具，粉末治金模具，半导体模具等各类模具，提高模具寿命最少2倍以上，同时可解决模具拉毛等种种不利影响，节约成本35%以上。

      模具PVD涂层针对机械零部件行业此低温技术更具有其它PVD真空镀膜技术所无法比拟的优点，可广泛运用在汽车零部件，如发动机部件及其它部件，及其它需要耐磨损及防腐蚀的场合，此市场更是广阔。

   模具PVD涂层技术能够广泛应用于各类磨损、咬合、腐蚀、粘着、融合等而导致失效的东西、模具、机械零件、医疗器械等。其中，因磨损导致的失效的商品（如：冲裁、冷镦、粉末成型等）涂层后可增加使用寿命2-20倍以上；因咬合导致商品或模具的拉伤疑问（如：引伸模、拉伸模、翻边模等），涂层后能够从根本上予以处理。 

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