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制備PVD涂層有哪些常見(jiàn)表面缺陷及其處理方法
發(fā)布時(shí)間:2021-09-30 瀏覽次數(shù):4046次
PVD涂層是工業(yè)生產(chǎn)常用的刀具涂層,也是發(fā)展時(shí)刻較長(zhǎng)的刀具涂層,在切削刀具、工模具等精加工行業(yè)有廣泛應(yīng)用。不過(guò),跟著工業(yè)化生產(chǎn)水平的提高,關(guān)于刀具涂層的要求也越來(lái)越高。雖然制備辦法在不斷進(jìn)步,然而制備過(guò)程中依然難免會(huì)存在某些缺點(diǎn),這也是不可避免的。

一、PVD涂層制備過(guò)程中的常見(jiàn)外表缺點(diǎn)

1、大液滴

是PVD涂層制備過(guò)程中,高能離子轟擊靶材獲得高堆積功率工況下的典型缺點(diǎn),一般顆粒的三維尺度比較均勻,大于1.5um,是嚴(yán)重影響刀具加工精度的涂層缺點(diǎn),對(duì)刀具的重復(fù)定位精度和加工件的外表質(zhì)量有影響。

2、結(jié)瘤與片狀凸出

是由于真空室內(nèi)的顆粒或者基體外表的顆粒在涂層堆積曾經(jīng)附著在基體外表,跟著堆積存在于涂層當(dāng)中,往往是較為松軟的涂層缺點(diǎn),缺點(diǎn)的面積尺度往往大大的大于高度,在運(yùn)用中易于剝落。

3、空泛或盤(pán)形坑

PVD涂層中存在與涂層的結(jié)合不牢的外來(lái)顆粒在高應(yīng)力效果下進(jìn)行自發(fā)掉落,構(gòu)成空泛缺點(diǎn);基體之間存在污染,在真空室冷卻時(shí)由于熱應(yīng)力效果而掉落構(gòu)成盤(pán)形坑或露出基體缺點(diǎn)。

4、針孔或氣泡

當(dāng)基體外表存在狹窄的凹坑時(shí),涂層堆積過(guò)程中在凹坑邊優(yōu)先生長(zhǎng),逐漸構(gòu)成涂層針孔缺點(diǎn),而進(jìn)行外表拋光處理時(shí),這種缺點(diǎn)外表一層薄薄的涂層被磨掉,露出出來(lái)。氣泡是100-400nm微顆粒,真空室內(nèi)構(gòu)成片狀,當(dāng)他們穿過(guò)等離子體時(shí)能夠得到電荷,這種離子能夠到達(dá)基體外表,并且在電荷的效果下被固定在基體外表,堆積過(guò)程中構(gòu)成氣泡式缺點(diǎn)。

二、處理PVD涂層外表缺點(diǎn)的常用辦法

1、真空拋光處

真空腔體以及內(nèi)部部件的氣體放出量,和材料的外表積直接相關(guān)。固體外表的原子密度大約為2×1019 m-2,考慮到外表的高低不平,實(shí)踐的固體外表會(huì)吸附大量的氣體分子。通過(guò)拋光使外表更加平坦,能夠大大減小外表積,從而削減外表吸附的氣體分子。拋光主要有玻璃丸噴砂和電解拋光兩種手法。

2、超聲波清洗

超聲波清洗是使用超聲波在液體中的空化效果、加速度效果及直進(jìn)流效果對(duì)液體和污物直接、直接的效果,使污物層被渙散、乳化、剝離而到達(dá)清洗意圖。向液體導(dǎo)入超聲波后,液體的激烈運(yùn)動(dòng)使局部發(fā)生壓強(qiáng)差。壓強(qiáng)低的部分會(huì)發(fā)生大量的氣泡,當(dāng)壓強(qiáng)從頭升高時(shí),這些氣泡會(huì)在瞬間決裂,從而在液體中發(fā)生沖擊波。沖擊波會(huì)將固體外表的油污剝離。超聲波清洗用的液體一般采用酒精或丙酮。通過(guò)超聲波清洗的部件放到大氣中后,酒精或丙酮會(huì)馬上蒸騰,不會(huì)在部件外表留下水垢。


三、 TD處理與PVD處理—硬化層與母材的結(jié)合力比較

TD處理硬化層與母材冶金結(jié)合,使用中不容易脫落;PVD涂層與母材結(jié)合類(lèi)似電鍍,屬于機(jī)械結(jié)合,結(jié)合力與表面處理加工設(shè)備工藝水平有很大關(guān)系。無(wú)論采用何種加工技術(shù),TD處理硬化層可以承受比PVD涂層更大的應(yīng)力不易剝落。

四、 TD處理與PVD處理—五金沖壓模具領(lǐng)域應(yīng)用及效果比較

TD處理與PVD處理都可用于提高模具壽命和解決模具表面拉傷問(wèn)題。其中TD處理可用于鋼板強(qiáng)度590Mpa成形模具等受力比較大的場(chǎng)合,PVD涂層可以用于板材厚度薄,強(qiáng)度低的場(chǎng)合。精度要求很高的工模具只能采用PVD處理。

總之,要想提高模具工件壽命,設(shè)計(jì)+選材+機(jī)加工+前期熱處理+適合的表面處理,做對(duì)每一步,才能達(dá)到甚至超出預(yù)期的使用壽命。