采用塗層技術可有效(xiào)提高切削刀具(jù)使用壽命,使刀具獲得(dé)優良的綜合機(jī)械性能,從而大幅度提高機械加工效率。因(yīn)此,塗層技術與材料、切削加工工藝一起並稱為切削(xuē)刀具製造領域的(de)三大關鍵技術。
塗層刀具(jù)是利用氣相(xiàng)沉積方法在高強(qiáng)度的硬質合金或高速鋼基體表麵塗覆幾個微米的高硬度、高耐磨性的難熔金屬或非金屬化合物塗層而獲得的常用的塗層材料(liào)包括:金剛石、DLCTiN、TiC、CrN、TiAIN、Al03、TiB等。
1971年,艾森伯格和查波特首(shǒu)次利用碳離子沉積技術得到了結構為非晶態的碳膜。
1973年,因其具有類似(sì)於金剛石的優異性(xìng)能,艾森伯格將其定(dìng)義為類金剛(gāng)石薄膜( Diamond-Like Carbon )。
DLC性能介(jiè)於金剛石與石墨之間,表現為既具有(yǒu)較高的硬度同時又具有優異的摩擦性,並且具有良好的抗粘結性能。那麽DLC塗層有哪些性能?
1.力學性能(néng)
高硬度、高彈性模(mó)量(liàng)、高熱導率、熱膨脹係數小、密度低、優異耐磨性和低摩(mó)擦係數
2.電學性(xìng)能
較低的(de)電(diàn)子親和勢、高電阻率、介(jiè)電常(cháng)數E較低
3.光學性(xìng)能(néng)
在可見光及近紅(hóng)外區具有很高的透過率、光學帶隙低折射率在1.7~2.4之間、較高的激光損傷聞值
4、化學性能
生物相容(róng)性好、極高化學惰性、耐酸耐堿、良好的疏水性
一、物(wù)理氣(qì)相沉(chén)積( PVD )
熱蒸發法:在一定溫度下,碳靶材被加熱蒸發,被蒸發出來的離子沉積到零件表麵從而形成塗層。濺射沉積法:采用離子束轟擊靶材,離子從靶材中濺射出來(lái)後沉(chén)積到工件表麵最終形成塗層
二、化學(xué)氣相沉(chén)積(jī)( CVD )
含碳氣體(tǐ)( 氫化物、氧化物、鹵化物等)經過一係列的氧化還原和分解聚合等化學(xué)反應(yīng)從而生成固體塗層。
三、液相電沉積(LPD )
以(yǐ)有機液作為碳源,由高電壓電源作用下有機物的分子極化分解,發生複雜的物理化學變化,從(cóng)而在基底上得到碳膜。
存在的問題(tí)
1、內應力大
一般情況下(xià),塗層的(de)內應力、彈性模量和硬度彼此成正比,這樣塗(tú)層的硬度越大,內應力(lì)也越大。DLC薄膜的硬度很高(gāo),其內應力也很大這使得DLC薄膜對基體的附著(zhe)力(lì)下(xià)降,另一方(fāng)麵限製了在襯底上所能沉積(jī)穩定的薄膜的最大厚度。另外,膜厚的均勻性對內應力(lì)也有影響
2、熱(rè)穩定性差
DLC通常為非晶結構(gòu),是亞穩相,因此在(zài)溫度升(shēng)高過(guò)程中,DLC塗層將(jiāng)發(fā)生石(shí)墨(mò)化,即sp3鍵向sp2鍵轉變。從而引起DLC塗層(céng)的結構及(jí)性能(néng)的變化。
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