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文章來(lái)源：智科技術(shù)中心 時(shí)間：2016/10/18
真空PVD多弧離子鍍?cè)诘毒咤兡ど系膽?yīng)用
眾所周知，刀具表面鍍膜對(duì)提高刀具壽命是非常有效的。鍍膜不僅提高刀具的表面硬度、增強(qiáng)其耐磨性，而且還可以減小刀具表面摩擦系數(shù)、增加潤(rùn)滑能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。影響刀具鍍膜質(zhì)量的因素很多，主要有基體溫度、膜層組舒、膜層厚度等，而影響這些因素的參數(shù)比較多，有效地控制這些工藝參數(shù)就能獲得滿意的膜層。
基體溫度
真空PVD多弧離子鍍成膜溫度一般較低，在鍍制刀具時(shí)，為使膜層與基體結(jié)合牢固，膜層質(zhì)量好，需在鍍前將基體加熱到一定溫度，鍍制高速鋼刀具一般為500℃左右，硬質(zhì)臺(tái)金一般為900℃左右?；w溫度的高低可影響到基體對(duì)氣體雜質(zhì)的吸附、基體的硬度、滲透層的深度、膜層的硬度及附著力等，根據(jù)吉布斯的吸附原理可知溫度越高，基體對(duì)氣體雜質(zhì)的吸附越少圖1為高速鋼刀具在300~550℃回火工藝，隨著溫度的升高其硬度上升。多弧離子鍍膜在基體上沉積膜層的同時(shí)還有滲透層出現(xiàn)，在一定時(shí)間內(nèi)，溫度升高，滲透層深度也隨之增加?；w溫度升高，膜層硬度是呈上升趨勢(shì)(見(jiàn)囝2)。提高基體溫度可使氣體脫附，揮發(fā)物易清除，增強(qiáng)擴(kuò)散和增高擻活能。加速化學(xué)反應(yīng)等。在一定溫度范圍內(nèi)，回火溫度越高，膜層質(zhì)量越好，刀具的使用壽命也就越長(zhǎng)。
加溫的方式主要有外加熱式、離子轟擊式，外加熱方式不僅使刀具溫度升高，爐體溫度也升高，這樣降低了爐體內(nèi)表面氣體的吸附，有利于提高膜層質(zhì)量但加熱時(shí)間長(zhǎng)，形狀復(fù)雜或尺寸較大的刀具內(nèi)外溫度不均勻離子轟擊方式加熱時(shí)間短，基體內(nèi)外溫度均勻，但控制較困難，易過(guò)熱，且時(shí)間長(zhǎng)對(duì)膜層有一定負(fù)影響。國(guó)內(nèi)多采用前一種，國(guó)外多采用后一種方法，我們選用兩種相結(jié)合的方式，實(shí)踐證明是行之有效的。
膜層組份
膜層組份與刀具壽命蹦及被加工材料的關(guān)系很大。對(duì)用于加工45鋼、40Cr錒、MnB等材料的高速鋼刀具如w18Cr4V銑刀、W6Mo5Cr4V2拉刀等，TLN膜是比較理想的膜層。固為TiN與高速錒在彈性模量、熱嘭脹系數(shù)等性能比較接近，因而它們結(jié)合牢固，摩擦系數(shù)低。NT普通鋼、鋁及其合金、銅及其合金等，效果明顯，但加工特殊材料如鑄鐵、鈦臺(tái)金等用TLN膜就顯得力不從心。這主要因?yàn)門iN膜在高溫下硬度下降所至，可采用改變膜層組份提高刀具的使用壽命，即鍍制復(fù)合膜如TLN、TiCN、Tw等。獲得復(fù)合膜層的方法有濺射法、離子鍍加濺射法及離子鍍法糠}射法易控制膜層組份，但它存在沉積速度慢，繞射性差與基底結(jié)合力低等缺點(diǎn)，多孤離子鍍可克服上缺點(diǎn)，采用直冷式多弧靶源加熱使鍍制復(fù)合膜層成為現(xiàn)實(shí)。
膜層厚度
刀具類別不同，所需膜層厚度也不同。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)連續(xù)切削的刀具如ASP30車刀，隨膜層的增厚耐磨性提高，不連續(xù)切削的刀具如42CrMo4V滾刀，隨膜層厚度的增加耐磨性提高，但當(dāng)增厚到一定時(shí)，膜層增厚耐磨性反而下降。但膜層增厚成本升高。
影響膜厚的因素是多方面的，多弧離子鍍，主要有鍍膜時(shí)的電流、靶源數(shù)、刀具與靶材蒸發(fā)加快成膜速度快。同一時(shí)間內(nèi)膜層增厚靶源數(shù)增加，離子密度增大膜層增加，但離子間的相互作用加劇，需對(duì)靶源的位置進(jìn)行合理布局，刀具與靶源的距離靠近膜層厚度增大，隨著鍍制時(shí)間的延長(zhǎng)膜層厚度上升。控制膜層厚度的方法有多種，通常是在靶源數(shù)量、基體與靶源距離確定的情況下，謂整電弧電流及鍍膜時(shí)間來(lái)獲得一定厚度并具有良好結(jié)合力的膜層。