什么是涂層？
刀具涂層由有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物組成，使用物理氣相沉積 (PVD) 或化學(xué)氣相沉積 (CVD) 施加并粘附到基材上?；衔镏饘映练e在刀具上，直至達(dá)到所需厚度。涂層切削刀具具有三大主要功能：
在刀具和工件之間提供熱屏障
提高刀具潤(rùn)滑性
提高刀具耐磨性
通過(guò)正確利用這三個(gè)特性，切削刀具可以獲得更大的推力，運(yùn)行周期更快，使用壽命更長(zhǎng)。
涂層技術(shù)不僅應(yīng)用于刀具領(lǐng)域，更多零件也需要涂層的，我們本文主要和大家聊聊PVD涂層的一些特點(diǎn)，會(huì)從以下幾個(gè)方面去和大家探討：
1.PVD涂層的概述
2.什么是PVD涂層處理技術(shù)
3.PVD涂層的工作過(guò)程
4.PVD涂層的厚度范圍有多少
5.PVD涂層的硬度有多少
6.PVD涂層的應(yīng)用
7.PVD涂層的優(yōu)點(diǎn)
8.PVD 涂層如何提高刀具性能
9.刀具涂層前和涂層后處理也會(huì)產(chǎn)生影響
1.PVD涂層的概述
物理氣相沉積 (PVD) 工藝通過(guò)用熾熱的等離子放電轟擊材料來(lái)沉積涂層。然后，磁鐵將等離子放電引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)域，并濺射材料以沉積 PVD 涂層。PVD 的歷史與電的發(fā)現(xiàn)、磁力以及對(duì)氣態(tài)化學(xué)反應(yīng)的理解密切相關(guān)。Otto van Guericke 于 1640 年發(fā)明了第一臺(tái)活塞式真空泵。該工藝非常有效，很快就被用于開(kāi)采水并創(chuàng)造一種新型水。
PVD 涂層通過(guò)高科技真空工藝蒸發(fā)特殊材料。蒸發(fā)的材料以薄層形式沉積在選定的物體上。當(dāng)將反應(yīng)性氣體（例如氮?dú)狻⒀鯕饣蛱細(xì)浠衔餁怏w）引入金屬蒸汽時(shí)，金屬蒸汽流會(huì)與氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生氮化物、氧化物或碳化物涂層。PVD 涂層必須在專(zhuān)門(mén)的反應(yīng)室中進(jìn)行，以便蒸發(fā)的材料不會(huì)與房間中原本存在的任何污染物發(fā)生反應(yīng)。
在 PVD 涂層過(guò)程中，工藝參數(shù)受到密切監(jiān)控和控制，以便每次運(yùn)行都能重復(fù)獲得可重復(fù)的薄膜硬度、附著力、耐化學(xué)性、薄膜結(jié)構(gòu)和其他特性。各種PVD涂層可用于提高耐磨性、減少摩擦、改善外觀并實(shí)現(xiàn)其他性能增強(qiáng)。
2.什么是PVD涂層處理
PVD涂層是一種先進(jìn)的表面處理技術(shù)，可以在分子級(jí)別上改變金屬的性質(zhì)。這個(gè)過(guò)程是在高科技真空室中進(jìn)行的，使用貴金屬或貴金屬與充能氣體的組合來(lái)形成所需材料的薄層。這種涂層對(duì)腐蝕和氧化具有很高的抵抗能力。
與其他涂層工藝不同，PVD需要真空室和特殊設(shè)備來(lái)施加表面處理。其結(jié)果是非常薄的涂層，厚度通常在0.5微米到5微米之間。PVD涂層有許多不同的用途，但通常用于不銹鋼。其結(jié)果是各種有趣的外觀和紋理。由于其極薄的特性，PVD涂層很難去除。
3.PVD涂層工作過(guò)程
物理蒸發(fā)沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）是一種制備薄膜和涂層的常見(jiàn)方法之一，其基本原理是材料從固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。這個(gè)過(guò)程通常涉及濺射、蒸發(fā)和在惰性氣氛中的熱處理。物理蒸發(fā)沉積是在真空室中進(jìn)行的，其溫度通常在50到600攝氏度之間。該過(guò)程利用“直線(xiàn)視角”的方法，固體材料的原子通過(guò)真空室，嵌入到其路徑上的物體中。在沉積過(guò)程中，物體必須在真空室中適當(dāng)位置，以達(dá)到均勻的涂層效果。
4.PVD涂層的厚度范圍是多少
PVD涂層的厚度范圍取決于應(yīng)用的類(lèi)型。例如，用于裝飾不銹鋼板的涂層可能只有0.30微米的厚度。對(duì)于功能性應(yīng)用，厚度范圍可能在兩到五微米之間。涂層的硬度將取決于多個(gè)因素，包括潤(rùn)滑性，表面光潔度和運(yùn)動(dòng)類(lèi)型。公布的摩擦系數(shù)值可能會(huì)有很大的變化，因此了解實(shí)際范圍很重要。
PVD涂層的離子轟擊會(huì)增加其密度，減少孔隙度，增加膜的硬度。這種硬度將有助于提高膜的耐蝕性。PVD涂層通常是通過(guò)兩種常見(jiàn)的PVD技術(shù)，弧氣化和濺射技術(shù)來(lái)生產(chǎn)的。后者的過(guò)程使用強(qiáng)電子束將涂層沉積在基底上，導(dǎo)致較高程度的離子化。平均電離水平約為2。
5.PVD涂層的硬度是多少
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)硬度與耐磨性之間沒(méi)有直接關(guān)系。金屬涂層的硬度值是最佳的，增加它們可以增加涂層的完整性。硬度值超過(guò)這個(gè)閾值表明發(fā)生了脫碳化，即形成其他硬相。PVD涂層具有最佳硬度水平，更高的數(shù)值表示比更低的數(shù)值更多的損傷。
PVD涂層的好處是多方面的。它們改善了切削工具的性能。例如，陰極弧PVD涂層服務(wù)可以使刀具壽命延長(zhǎng)至10倍。它們還提供了更堅(jiān)硬、更潤(rùn)滑和更耐磨的表面。
6.PVD涂層的硬度是多少
物理氣相沉積（PVD）的過(guò)程涉及將材料蒸發(fā)到基底上。被蒸發(fā)的材料可以是無(wú)機(jī)的或有機(jī)的。它們適用于需要更堅(jiān)硬、更耐磨損的微觀損失的應(yīng)用。這個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境非常友好，材料非常干凈和純凈。這使它們成為手術(shù)植入物的理想涂層。
這個(gè)過(guò)程易于執(zhí)行，不會(huì)產(chǎn)生污染物。通過(guò)使用材料的薄層，它產(chǎn)生具有所需屬性的材料。這使用戶(hù)能夠設(shè)計(jì)和構(gòu)建各種類(lèi)型的材料。PVD的一些常見(jiàn)應(yīng)用包括光學(xué)薄膜堆積、半導(dǎo)體器件、鋁化PET薄膜、涂層切削工具和其他類(lèi)型的涂層。除了涂層，PVD還可以生產(chǎn)高反射膜。
7.PVD涂層表面處理的好處
PVD涂層的基本原理涉及對(duì)氣體和時(shí)間的控制。惰性氣體，如氬氣，用于創(chuàng)建化學(xué)上不活潑的環(huán)境。最終結(jié)果是一層非常薄的保護(hù)性涂層，保持了前一階段的美觀和聲音質(zhì)量。這是一種非常受歡迎的策略。
PVD涂層的性質(zhì)取決于基材料。例如，TiN涂層應(yīng)用于Ti-6Al-4V合金時(shí)，可以增加疲勞極限22%，耐久性增加7%。這些性質(zhì)有助于確定PVD涂層的耐久性。涂層的硬度是決定其耐久性的重要因素。
PVD涂層還可以提供顏色選擇。許多建筑已經(jīng)采用PVD著色不銹鋼板。PVD涂層的硬度非常高，能抵抗變色和點(diǎn)蝕，同時(shí)對(duì)噴砂和漂白具有極高的抵抗力。此外，彩色的PVD涂層可以幫助使您的海濱物業(yè)脫穎而出，多年保持其生機(jī)。
PVD過(guò)程比電鍍更環(huán)保。沒(méi)有釋放有害氣體或產(chǎn)生水廢物。此外，PVD涂層可回收利用，保護(hù)不銹鋼基材料的價(jià)值。它被廣泛應(yīng)用于電信和汽車(chē)等多個(gè)行業(yè)。該過(guò)程幾乎沒(méi)有環(huán)境副產(chǎn)品。此外，PVD涂層也是許多人的首選。
對(duì)大多數(shù)鋼制品來(lái)說(shuō)，PVD是一種優(yōu)越的涂層。它比鉻硬四倍，因此更耐劃傷和耐腐蝕。PVD涂層的使用壽命也更長(zhǎng)，非常適合暴露在惡劣環(huán)境中、靠近海岸或頻繁接觸的項(xiàng)目。
PVD過(guò)程會(huì)在基材料上形成幾微米厚的涂層，與基材料粘結(jié)非常緊密。這意味著它不會(huì)剝落或者剝落，因?yàn)樗c基材相互滲透。值得一提的是，PVD與陽(yáng)極氧化、涂漆和粉末涂層大不相同。PVD是用一種稱(chēng)為金剛石樣碳的材料制成的，噴射到金屬表面上并迅速冷卻。
PVD過(guò)程在航空航天和汽車(chē)原廠(chǎng)零部件等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。這種超薄涂層極其耐用，提供多種金屬色彩選擇。這些涂層不僅美觀，而且能減少摩擦和損傷。此外，該過(guò)程還可用于涂覆塑料和硬化金屬零件。除了在工程領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)外，PVD涂層還具有高耐腐蝕性和耐劃傷性。
PVD涂層的黃金電鍍金屬具有高度的耐腐蝕和耐劃傷性。盡管金電鍍是金屬金電鍍的一種便宜替代品，但其耐久性和耐腐蝕性不如PVD涂層。金電鍍金屬在劃痕時(shí)可能會(huì)露出基材。最好選擇PVD涂層金屬。
8.PVD涂層如何提高性能
制造業(yè)的普遍認(rèn)知是，切削刀具制造后涂層可使其在許多應(yīng)用中表現(xiàn)更佳。它們還可以通過(guò)多次重新研磨和重新涂層來(lái)延長(zhǎng)使用壽命，有時(shí)還可以重新用于其他應(yīng)用或材料。
鮮為人知的是，某些涂層可能會(huì)降低性能，或者通過(guò)改進(jìn)切削刀具而不是專(zhuān)注于涂層可以大大增強(qiáng)涂層的優(yōu)勢(shì)。有時(shí)甚至可能（例如在沖頭的情況下）涂層對(duì)刀具壽命沒(méi)有任何統(tǒng)計(jì)差異，直到您在涂層之前拋光刀尖。然后你會(huì)得到一些很好的結(jié)果，但由此產(chǎn)生的工具故障是由于疲勞而不是磨損。這會(huì)給最終用戶(hù)帶來(lái)其他問(wèn)題，他們從未處理過(guò)長(zhǎng)尾故障分布，并認(rèn)為現(xiàn)在可能存在所謂的方差質(zhì)量問(wèn)題。請(qǐng)記住：并非所有故障都呈正態(tài)分布。
PVD 涂層通過(guò)提高刀具和涂層系統(tǒng)的耐磨性和抗氧化性來(lái)增強(qiáng)刀具性能。這可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)或更快的運(yùn)行，或更長(zhǎng)和更快的運(yùn)行，因此切削刀具可以保持其強(qiáng)度，從而更長(zhǎng)時(shí)間地支撐其邊緣和磨損面。
那么，如果你提高了刀具壽命，就應(yīng)該止步于此嗎？我建議你忘記延長(zhǎng)使用壽命。相反，利用這一優(yōu)勢(shì)來(lái)提高生產(chǎn)率。你可以利用刀具耐用度的提高生產(chǎn)效率，從而放大你的利潤(rùn)。
9.涂層前和涂層后處理也會(huì)產(chǎn)生影響
在測(cè)試設(shè)施中測(cè)量刀具的壽命相對(duì)容易。據(jù)研究表明，一種特定的未涂層刀具在需要重新研磨或更換之前可能平均能完成 600 次沖壓，而 PVD 涂層的相同刀具通?？梢酝瓿沙^(guò)1000次沖壓。測(cè)量性能更加困難，通常最好在客戶(hù)應(yīng)用的獨(dú)特環(huán)境中進(jìn)行。
然而，通過(guò)很多科研數(shù)據(jù)大量測(cè)試，我們已經(jīng)確定，在涂層之前和/或之后對(duì)刀具進(jìn)行處理也可以提高刀具的性能。
刀具的預(yù)處理可能至關(guān)重要，因?yàn)?PVD 涂層無(wú)法填充粗糙表面。在涂層之前，先打磨粗糙表面以去除瑕疵和毛刺，通?？梢缘玫礁玫淖罱K產(chǎn)品。
