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硬质薄膜真空镀膜机镀膜发展历程介绍

2020-09-28

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       真空镀膜机分光学、硬质、汽配、连续线,半导体等等。客户如果要镀零部件,刀具、模具等,要启到耐磨,增加表面硬度效果,就会用到硬质薄膜真空镀膜机,下面汇成真空小编为大家整理了一些硬质薄膜真空镀膜机镀膜发展历史,希望能帮助到大家:


硬质薄膜真空镀膜机


       随着科学技术日新月异的飞速发展,各种极端工矿条件的不断出现,难加工材料越来越多,金属切削工艺的发展,特别是高速切削、干切削和微润滑切削工艺的出现。 对金属切削刀具提出了越来越 严格的技术要求。 硬质膜涂层能减少工件的摩擦和磨损,有效提高表面硬度、韧性、耐磨性和高温稳定性,大幅度提高涂层产品的使用寿命。 正适应了现代制造业对金属切削刀具的高技术要求,引起了刀 具材料和性能的巨变,被认为是金属切削刀具技术发展史上的一次革命。 此外,许多在磨擦环境中使用的部件,硬质薄膜材料也能大大提高其使用寿命,因此硬质薄膜被广泛应用于机械、电子、冶金、汽 车、航天航空等不同领域 [1] 。对材料表面性能的要求越来越高,随之而来的是各种各样的硬质薄膜的出 现和各种各样合成硬质薄膜技术的研发进展, 也越发的体现出表面技术作为一门新型的综合性学科 所具有的极高的使用价值。在材料表面力学性能、化学性能以及抗高温氧化和抗腐蚀性能上有着诸多 优势的硬质薄膜尤为引人瞩目。 硬质薄膜如 DLC、TiN、TiAlN、Al 2 O 3 、MoS 2 - Ti 等均是为了提高材料的耐磨损、 耐腐蚀和耐高温等 性能而施加在材料表面的覆盖层,采用硬质薄膜能显著提高零部件的耐用性 [2] 。 从技术角度出发,厚度 为几个微米及以下的覆盖层一般称硬质薄膜;几十微米乃至更厚的覆盖层一般称为硬质涂层 [3] ,其中 硬质薄膜具有包括耐磨、耐腐、耐高温氧化、自润滑等方面的性能特点。
       第一代(1960-1990):简单的二元氮化物、碳化物二元氮化物硬质薄膜有很多种,常见的主要有 TiN、CrN、ZrN 等。 TiN 早已在上世纪 80 年代便以工业化生产,尤其在金属切削刀具的生产上得到了广泛的应用。有实验证实,TiN 镀层使得道具的寿命提高 1.6~3 倍。 CrN 由于其自身的性质,适合沉积较厚的膜,有时候厚度可达几十微米并具有一定的硬度,有着其他硬质薄膜无法比拟的耐磨性,因此,被广泛应用于 内燃机活塞密封环的生产上。 ZrN 膜层具有硬度高、熔点高、热稳定性好、抗腐蚀性能强及良好的摩擦
       二元碳化物的种类也很多如 TiC、VC、TaC、WC、NbC、ZrC、Cr 5 C 2 、B 4 C、SiC 等,最常见的是 TiC,TiN 与 TiC 都具有 NaCl 型晶体结构,TiC 膜层颜色一般为灰黑色, 硬度值范围很广 (主要取决于 C/Ti 的 值)。 由于膜层中存在 C 元素,所以摩擦系数相对 TiN 要小一点,但是高温稳定性变差了。 一般与 TiN 配合形成多层复合膜避免单一的 TiC 太脆的缺陷。
       第二代(1990-2000):多元复合过渡金属化合物多元复合过渡金属化合物的种类也很多,主要是:TiCN、TiAlN、CrTiAlN 等。采用由渗氮和随后的物理气相沉积(单层或多层,TiN 或 CrN 涂层等)的复合处理工艺,形成一种带过渡层(或中间层)的双层或多层结构的复合涂层,可以在提高硬度和耐磨性的同时,增强基体对涂层的机械支持,延长工具 磨具的使用寿命。当今,添加不同金属或非金属元素的单层多元硬质薄膜以及多元叠加组合的多层硬质薄膜相继获得成功,如(Ti 1-x Al x )N 薄膜的基础上引入了 Cr、Zr、V 等其他金属元素取代部分 Ti 组分, 形成多元化合物薄膜 [6] 。
       第三代(2000-至今):纳米多层(复合)超硬膜由于纳米材料的体积和单位质量的表面积与固体材料有差别。 达到一定的极限时,其颗粒呈现出特殊的表面效应和体积效应,因此,纳米材料表现出一些特殊性能。 在实际应用中机械零件表面沉积超点阵膜时很难控制各层的膜厚,尤其是那些形状复杂的零件,同时在高温工作环境下各层间的元素相互扩散也会导致硬度发生变化,而这些问题能通过多层纳米组元或复合涂层来解决。 Musill曾断言纳米组元(复合)涂层是今后涂层发展的新方向,而现今,纳米硬质薄膜确实在研究领域掀起了一股浪潮。 纳米复合物超硬度的机理,硬度与结构、化学组分的关系,硬质薄膜的制备工艺与机械特性之间的关系,硬度高于 100 GPa 的纳米硬质薄膜的表征方法,对晶粒尺寸小到 1nlTl 的纳米复合物如何研究等,都有待于进一步探索。 另外,作为硬质薄膜的最高级别,类金刚石薄膜(Diamond-like Carbon film,简称DLC) 自上世纪 70 年代 Aisenberg 等首次报道在不同基体上低温合成类金刚石膜以来,一直是诸多研究者的追逐热点。其优异的力学性能、摩擦性能、热稳定性及表面状况等几方面均使得它成为诸多领域的热点。 DLC 膜不仅具有优异的耐磨性,而且具有很低的摩擦系数,一般低于 0.2,是一种优异的表面抗磨损改性膜。