在各種CVD法中,用得最多的是真空離子轟擊法和磁控離子反應(yīng)噴涂法。
CVD技術(shù)主要用于硬質(zhì)合金車削類刀具的表面涂層,其涂層刀具適合于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。
CVD法與其他涂層方法比較,不僅設(shè)備簡單,工藝成熟,還有以下優(yōu)點:
- 沉積物種類多,能涂金屬、合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物氫碳氮化物等。
- 有高度的滲透性和均勻性,可獲得不同組織的多層涂層,涂層厚薄均勻。
- 沉積速率高,而且容易控制。
- 涂層純度高,晶粒細而致密。
- 黏附力較強,可獲得較厚的涂層。
- 工藝成本低,適合大量生產(chǎn)。
MT-CVD涂層刀片適合于高速、高溫、大負荷、干式切削條件下使用,其壽命可比普通涂層刀片提高1倍左右。CVD法的主要缺點在于沉積溫度較高,在對高速工具鋼刀具進行涂層時,會使刀具退火及變形。所以沉積后的刀具還要進行淬火處理。
目前,常用的PvD方法有低壓電子束蒸發(fā)(LVEE)法、陰極電子弧沉積法(CAD)、晶體管高壓電子束蒸發(fā)法( THVEE)、非平衡磁控濺射法(UMS)、離子束協(xié)助沉積法(IAD)和動力學(xué)離子束混合法(DIM)。其主要差別在于,沉積材料的汽化方法以及產(chǎn)生等離子體的方法不同,而使得成膜速度和膜層質(zhì)量存在差異。
PVD技術(shù)主要應(yīng)用于整體硬質(zhì)合金刀具和高速工具鋼刀具的表面處理,已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆頭、銑刀、鉸刀、絲錐、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。
和CVD法比較,PVD法有以下優(yōu)點:
- 涂層溫度(300~500℃C)低于高速工具鋼回火溫度,故不會損害高速工具鋼刀具的硬度和尺寸精度,涂層后不再需要熱處理。
- 涂層有效厚度只有幾微米,故可保證刀具原有的精度,適于涂覆高精度刀具。
- 涂層的純度高,致密性好,涂層和基體的結(jié)合牢固,涂層性能不受基體材質(zhì)影響。
- 涂層均勻,切削刃和圓弧處無增厚或倒圓現(xiàn)象,故復(fù)雜刀具也能獲得均勻涂層。
- 不會產(chǎn)生脫碳相,也無CVD法因氯的浸蝕和氫脆變形所引起的涂層易脆裂的情況,涂層刀片強度較高。
- 工作過程干凈,無污染,無公害。
其他涂層方法:等離子體化學(xué)氣相沉積法(PVCD)、離子束輔助沉積技術(shù)(IBAD)、激光強化處理等,不一而足。
- 采用涂層技術(shù)可在不降低刀具強度的條件下,大幅度地提高刀具表面硬度,目前所能達到的硬度已接近100GPa;
- 隨著涂層技術(shù)的飛速發(fā)展,薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性及高溫抗氧化性更加突出,從而使高速切削加工成為可能;
- 潤滑薄膜具有良好的固相潤滑性能,可有效地改善加工質(zhì)量,也適合于干式切削加工;
- 涂層技術(shù)作為刀具制造的最終工序,對刀具精度幾乎沒有影響,并可進行重復(fù)涂層工藝。