无氢DLC刀具涂层
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荷兰的PVD涂层技术开发企业——豪泽技术涂层(Hauzer Techno Coating)公司将其减摩涂层技术应用于刀具市场,获得了优异的成果。豪泽公司认为,ta-C涂层的优异特性,加上成功解决了涂层粘附性问题,使其成为一种极具发展前景的精密刀具涂层。

图1 ta-C涂层立铣刀。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图2 ta-C涂层的洛氏压痕照片。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
由于具有良好的耐磨性,物理气相沉积(PVD)涂层被广泛应用于切削刀具。工程师和技术人员在PVD涂层的开发上已经取得了重大进展,这要归功于“异花受精”现象——即某一研究领域的技术进步可以提升其他市场的需求。例如,工具市场可以从为汽车发动机市场开发的先进涂层中获益。荷兰的PVD涂层技术开发企业——豪泽技术涂层(Hauzer Techno Coating)公司将其减摩涂层技术应用于刀具市场,获得了优异的成果。
在许多刀具加工中,涂层的硬度及良好的粘附性至关重要。但是,涂层的其他一些特性也可以成为其优势所在。例如,在加工较软的工件材料(如铝或塑料)时,涂层的不粘性就非常重要,因为它能延长刀具寿命,提高加工设备的生产率。换句话说,光滑的表面可以成为成形刀具的一种巨大优势,因为它能省略对工件的后续加工。在汽车涂层的应用中,一直在对这些特性进行广泛研究,其结果是涂层性能不断得到优化。
类金刚石碳(DLC)涂层具有优异的摩擦学特性,被广泛用于汽车零部件加工。DLC涂层的摩擦系数很低,不易与工件材料发生粘结。采用不同的涂层沉积技术(磁控溅射、PACVD、电弧蒸发等),可以获得适合加工要求的涂层特性。DLC涂层非常适合涂覆钻头、刀片、立铣刀、锯片、丝锥、冲头、注塑模具等。除了用于加工铝制工件外,DLC涂层还可用于加工其他非铁族金属和塑料的刀具。
技术从一个市场转移到另一个市场的另一个例子是无氢DLC(ta-C)涂层。在实施纳米涂层项目(Nanocoat,这是一项欧洲科研计划,目标是采用环境友好型沉积技术开发各种纳米结构涂层)期间,在意大利都灵的菲亚特研究中心(CRF ),对涂覆在汽车发动机零件(挺杆)上的几种DLC涂层进行了测试。这些测试得出的结论是:ta-C涂层具有最高的硬度和最低的摩擦系数。作为纳米涂层项目合作伙伴之一的豪泽公司,利用从该项目获得的知识,已经能够解决ta-C涂层的粘附性问题。其结果是,实现了各种具有优异粘附性(DB1-2)和硬度值(40-70GPa)的ta-C涂层的工业化应用。
在一家美国大型发动机制造商进行的冲击测试中,ta-C涂层在2kN的冲击载荷下,仍然完好无损,只有一些肉眼可见的微小裂纹。而在同样的冲击载荷下,作为对比基准的涂层已经脱落移位。图2的洛氏压痕照片表明,ta-C涂层具有优异的粘附性。这种无氢ta-C涂层是采用电弧(圆弧或激光弧)蒸发工艺制备的,并具有类金刚石结构(主要为SP3)。ta-C涂层的典型硬度可达3,000 一7,000Hv ,典型摩擦系数为0.02-0.1。
豪泽公司认为,ta-C涂层的优异特性,加上成功解决了涂层粘附性问题,使其成为一种极具发展前景的精密刀具涂层。
本文作者:张宪(编译)
原载:《工具展望》2011年第3期
上载于:2014-9-16 9:58:25

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