模具和工件是如何进行镀钛涂层前准备的？ 

　进行镀钛前，工件表面以及内孔需要极端的清洁。清洁过程是一个基本的环节，它决定了零件和模具镀钛涂层的粘着性和性能。在使用指定程序的镀钛前，对所有工件进行清洗，并讨论模具的最佳需求，从而确保高品质。　 

PVD涂层加工纳米镀钛，涂层厚度仅3µm左右，此涂层是否发挥其优良的功能，关键与基材的附着力有非常大的关系。所以基材的表面状况扮演着关键性的角色。在者，基材的机械性质必须是最佳的状况，才能充分发挥涂层的功能。 

因此，欲得到较佳的纳米镀钛，涂层质量，被镀产品要求重点如下： 

a.高温涂层一般制程温度控制在450℃-500℃之间，此为涂层与基材形成较佳的附着力与较硬的涂层所需的最合适温度，因此，为使PVD涂层的过程中不致使基材硬度下降，尺寸变形，则考虑基材高温回火（520℃以上）。 

b.热处理方式采用真空处理是最佳选择，尽可能避免使用盐浴法或油淬以及防止工件表面的微小细孔或细缝深孔内有残留物，造成PVD镀钛，涂层时附着力的不良，甚至脱落的异常发生。 

c.银焊和铜焊的产品不适合做PVD涂层。 

d.工件表面必须经过精细的研磨或抛光加工，表面愈光亮效果愈佳，此关系着附着力，表面摩擦系数及受力面压力的大小。 

e.工件若经过放电处理后，表面易形成白层残留或热影响区的变质层，此区域为淬化状 

态与基材之结合性差，如果在经PVD镀钛，涂层将更易产生裂痕或脱落现象，因此，在 

涂层前研磨抛光将白层残留物去除是必要的。工件表面如有锈斑，黑皮存在，在涂层过程中因高温而将不纯物质释出，将会导致涂层附着力大幅下降。 

f.对于内孔为重点的模具而言，由于PVD镀钛，涂层的限制，镀钛离子不易进入深孔，造成深孔的效果不佳，一般而言，内孔可处理的有效深度约与孔径相当，若内孔所有涂层的深度超过孔径大小，则涂层的厚度与基材附着力与涂层硬度的基数将随深度愈深愈急速下降。 

g.若工件为组合件不适合镀钛，涂层，必须将工件拆开成单件来处理。

     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。

 　  真空电弧离子镀的原理是基于冷阴极自持真空弧光放电理论。在电弧源离子镀中，以镀膜材料作为靶极(阴极)，借助引弧装置，使靶表面产生弧光放电。它是一种自蒸发自离化式固体蒸发源。真空电弧离子镀彩色钛金项目处于世界领先地位，真空电弧离子镀彩色钛金在不锈钢表面处理技术是当今世界上最牢固、色泽最美的、最好的一种生产工艺。电弧离子镀是在高真空、高电压、高磁场、要求极高的设备中产生的，是一项科技含量很高的科技项目。无毒、无污染环境。彩色钛金的生产全过程无污物、无污水、无污气，属环保型高科技产品。

　　 彩色钛金的研制成功，是物理学、化学、电子学、电磁学、电真空学及材料科学等多种学科的结晶，具有表面细密均匀、结合力强、超硬、耐磨、耐蚀、良好的导电性能和自润滑性能等特性，是建筑装潢、装饰、器具、产品表面涂装最牢(耐磨蚀)、最久(永不褪色)、最亮(有光泽)的理想选择。

　　在不锈钢板材上采用真空阴极电弧离子镀技术镀钛金，以往只能生产黄色，现在可生产蓝、绿、红、紫、黑等彩色，是国内首创世界领先的高新技术。钛合金材料是当今世界刚兴起的先进材料，有人称20世纪是铝合金材料时代，21世纪是钛合金材料时代。因为钛合金材料牢固、耐高温、量轻质优，对人体无毒无害。同样，不锈钢材料经彩色钛金离子镀表面处理，不仅增添了艳丽的色彩，而且它的表面硬度要比不锈钢提高4倍左右，目前世界上要求高的模具表面是经钛金卤化处理的。

　　刀具PVD涂层加工应用范围

　　1、建筑装饰、装潢：用于建筑物的柱体、墙壁、房顶、门框架等;

　　2、机电产品：煤气灶台面、橱框、手机、立式空调器、电冰箱、洗衣机、消毒柜、微波炉、淋浴器、电梯等;

　　3、其它产品部件：各类装饰品、门把手、锁、仪器外壳、汽车部件、机械零件、各种容器等。

　　随着人们生活水平的不断提高，对建筑装饰、装潢及各类生活用品的要求越来越高，不仅对各种器柜能起到使用(工作)效果，同时还起到美观装饰作用。

适用材料：

    只要工件的材料含有一定量的碳，如含碳量大于0.3%的各类钢铁材料,硬质合金等，都可以在工件表面形成VC覆层。但根据使用条件的不同，要获得良好的使用效果，材料的选择颇有讲究。对于一般的拉深、翻边、弯曲、辊压成型等模具一般推荐高铬冷作模具钢，如日本的SKD11， DC53;美国的D2;瑞典的XW-42;国内的Cr12MoV，Cr12Mo1V1。对于特殊工况，有可能需要选择其它材料。

 使用范围：

TD覆层处理碳化钒覆层可广泛应用于解决或改善这样一些问题：

1)由粘着磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤、粘附问题(如各类钢板或有色金属的拉深、拉延、弯曲、翻边、滚压成型等成型模具或其它有相对运动的工件表面)，TD覆层处理是目前解决此类问题最好的方法之一。

2)因磨损而引起的工件尺寸超差等问题(如冲裁，冷镦，粉末冶金等模具或其它配件),通过TD覆层处理后,可提高使用寿命数倍至数十倍。

    硬质合金刀具物理气相沉积涂层技术(PVD)是二十世纪八十年代发展起来的刀具涂层技术。

    由于PVD涂层的硬质合金刀具比化学气相沉积(CVD)涂层硬质合金刀具有更好的抗耐磨性和更高的刀具耐用度，且不易破损，因而PVD涂层硬质合金刀具技术的发展受到业界的高度重视。

    国外PVD高速钢刀具涂层技术经过十年的发展，已趋完善，并在八十年代中期开始了硬质合金复合涂层技术的研究工作，先后开发了TiN、TiCN 和TiAlN 等涂层工艺技术，并研制了自动化水平较高的专用涂层设备，从而保证了产品质量的稳定性和可靠性，使PVD涂层硬质合金刀具大量投入了使用，占领市场。

    近年来，国内汽车、石油、冶金工业的发展以及数控机床性能的不断提高，对硬质合金刀具尤其是涂层硬质合金刀具的需求日趋增加，因而有必要对涂层硬质合金刀具的切削性能加强研究。目前，国内对涂层硬质合金刀具的研究的主要集中在CVD涂层硬质合金刀具上，对PVD涂层刀具的研究还少有报道。本文将通过刀具PVD涂层硬质合金刀具与未涂层硬质合金刀具切削42CrMo钢工件的对比试验进行切削力方面的研究。 

切削试验 

1）试验条件 

试验所用三种刀具型号均为DNMG150608-25：一种是自贡硬质合金厂生产的牌号为ZP25的硬质合金刀具，另两种是以ZP25为基体、分别采用PVD方法涂复TiN 和TiCN 涂层的硬质合金刀具；刀具几何参数。工件材料为42CrMo钢，调质处理，材料的化学成分和机械性能。试验在CA6140普通车床上行。

2) 试验方法 

试验采用单因素法，每次切削试验时分别改变切削速度、进给量、切削深度，用KISTLER三向测力仪采集、测量每次试验时的三向切削力FX、FY、FZ；用PC386微机扩展槽中PCL-818L板把切削中产生的模拟电压信号采集转化成数字信号输入计算机，再通过计算机显示、保存、处理，得到不同切削条件下的切削力数据文件及三向切削力的各个平均值。每一种试验均做三次，以保证数据的可靠性。在切削过程中，采用JCL820074工具显微镜对刀具的磨损进行观察并分析不同刀具不同的磨损形貌。

    PVD是物理气相沉积法（Physical Vapor Deposition）的简称，它与CVD法的气体在高温下产生化学反应形成表面薄膜不同，是采用电能等物理方法使金属蒸发物产生离子进行涂层。与CVD相比，PVD涂层的特点如下：可在低温下进行涂层，硬质合金基材受损较小，因此可在涂层时对基材进行选择；CVD涂层有张力，所以在耐缺损方面有不利之处，与之相比，PVD涂层产生压缩力，有利于进步耐缺损性能，可用于具有锋利切削刃的刀具制造。

    PVD涂层加工可在充分发挥以上特长的加工形态中加以利用。例如：要求有锋利切削刃的整体硬质合金刀具；要求耐缺损性强的平面铣刀用刀片；轻易因熔附而出现崩刃的低速切削用刀片；在高温状态下基材硬度降低的高速钢刀具。 

    针对整体硬质合金立铣刀的PVD涂层的研发进步明显。以往TiN或TiCN涂层是主流产品，但在20世纪90年代前期，（Ti，Al）N涂层的出现使整体硬质合金立铣刀的性能大幅进步，特别是含Al丰富的（Al，Ti）N涂层通过大幅进步薄膜硬度和耐氧化性而实现了对淬火钢的直接加工，是模具加工的技术创新。目前，针对HRC60左右的超高硬度材料加工用涂层及软钢加工用涂层等不同用途的专用涂层的开发呈现多样化的趋势。 

       切削刃具如铣刀、钻头、锯片、丝攻、绞刀等，经PVD涂层后，在切削过程中刀刃部分可以承受高达800℃高温仍然保持良好的硬度，同时刃具表面有了更多的磨损容量和更低的摩擦系数，因此可以降低切削受力，提高产品表面质量及精度。经过纳米被涂层覆后不但可以延长刀具的使用寿命，还可以提高切削参数，甚至实现乾式切削，除去切削液的使用，保护了环境同时又降低了制造成本。 

       经过刀具PVD涂层加工后的刀具通常具有以下优点： 大幅提高刀具寿命；更加耐高温；可乾式切削；提高切削参数；提高生产效率；被加工产品质量提升。 

       PVD指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以是某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等）的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能！ PVD基本方法：真空蒸发、溅射 、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）。

PVD涂层有四种技术：

      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。

    刀具PVD镀钛技术的应用主要分为装饰镀和工具镀：

①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。

②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切削刀具（如车刀、铣刀、钻头、锯片）等产品中。

    刀具PVD涂层加工技术较之CVD具有显著优点。成为新型刀具涂层的主流技术之一。低温沉积最有效的磁控溅射方法，沉积速率高，工作气压低，镀膜质量高，工艺稳定，便于大规模工业生产，在切削刀具涂层应用中发展迅速。

   切削加工技术发展对刀具涂层硬度，耐磨性，抗氧化性，与基体结合强度等综合机械性能的要求不断提高，超硬、多元和多层等新型涂层得到开发，尤其是基于低温PVD沉积技术的纳米复合涂层正在成为研究热点。而且pvd涂层技术显示出良好的发展前景。