CVD和PVD及其在工、模具上的应用
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技术综合
摘要:介绍了CVD和PVD的发展历史、性能特点及其在工、模具上的应用。用CVD和PVD技术可以在钢和硬质合金表面沉积高硬度的陶瓷薄膜,改善工、模具的耐磨性和耐烧蚀性,从而大大提高工、模具的使用寿命。
tallgeseschaft公司发明的,其后在模具和高速工具钢表面涂覆TiC也获得成功。60年代中期,瑞典的Krupp-Widia和Sandvik公司又成功地开发了在硬质合金制品表面涂覆Tic的工艺。
4(g)+CH4(g)H2TiE(s)+4HCl(g)→950-1050℃(1)TiCl4(g)+½N2(g)H2TiN(s)+4HCl(g)→950-1000℃(2)TiCl4(g)+CH4(g)+½N2H2TiCN(s)+4HCl→950-1050℃(3)2AlCl3(g)+3H2O(g)H2Al2O3(s)+6HCl→1100℃(4)
(℃)膜厚
(µm)致密度粘附性粗糙度抗咬合性CVDTiN、TiC、YiCN、Al
2O3、SiC等单层或多层复层柱状晶体700-12002~10○◎△◎PCVDTiN、TiC、YiCN、金刚石薄膜、CBN膜细小柱状体~6001~5◎○○○PVDTiN、YiAIC、CrN、ZrN、HfN细小柱状体200~6001~5○○○△注:◎ 优 : ○良:△可以
4、CH4、H2Ti(蒸汽)、N2(气体)涂层硬度(HV)38001500~2500涂层厚度(µm)5~150.2~5
(装饰)(耐磨)热处理钢涂TiC后要热处理涂TiN后不热处理母材模具钢、刃具钢(碳含量大于0.35%)和硬质合金高速钢、硬质合金、马氏体时效钢等零件形状无限制表面有均匀涂层周围课涂覆用途落料模、穿孔模、拉伸模、弯曲模、镦锻模、切边模、塑料挤出模等滚刀、铣刀、钻头、冲头、冲孔模、塑料模
1 各种气相沉积膜的性质
3N4AlNCrNTiCZrCHfCVCSiC晶体结构立方立方立方立方立方六方
立方六方
(α、β)六方立方立方立方立方立方六方
立方密度
(g/cm3)5.447.3513.946.0814.12.15~2.27、3.48~3.493.18~3.193.25~3.306.14.85~4.936.44~6.912.20~12.705.36~5.773.21~3.22熔点
(℃)2900~32202930~29803300~33072050~23602980~3360分解
2720~3000分解
1900分解
2200~230015003180~32503175~35403885~38902810~2865分解
2200~2700电阻率
(µΩ·cm)22~13011.5~14.032861351.7×1019>10192×1017600~68070~17350~6460150~160109~1011传热系数
(CGS)0.070.040.0520.0270.021有方向性0.035~0.0410.0040.0261~0.03070.041~0.060.0490.0530.0100.098~0.100显微硬度(kg/mm2)1800~21001400~16001500~170015001060-2670~32601225~12301000~11882900~320026002533~320228003000~3500弹性模量
(GPa)25.5—58.7
ε-TaN1.16~8.37
α-BN5.62~21.828.1~35.2-31.6~44.832.3~48.943.326~27.434.45~42.2
2 CVD和PVD的应用
Gr12MoV涂TiC:13~14万件拉伸模Gr12MoV汽车零件SPCC-SD损伤Gr12MoV镀铬:2万件拉伸模Gr12MoV汽车零件高强钢粘着Gr12MoV镀铬:粘着
Gr12MoV涂TiC:数万~数十万件冲模Gr12MoV STKNⅡA-2粘着Gr12MoV镀铬:0.6~1万件
Gr12MoV涂TiC:14万件 Gr12MoV SPCC下孔粘着Gr12MoV镀铬:0.9~1万件
Gr12MoV涂TiC:12万件无异常冷锻落料冲头M2 SWRM-10孔精度下降M2淬火:4~7万件反挤冲头SKH5.5 S10C粘着M2淬火:2~4万件
淬火材:0.5~1万件
涂TiC:4~5万件切削加工衬套M2 孔精加工磨损涂TiC提高寿命3~7倍 M2 加工孔磨损提高寿命5~7倍,与硬质合金等同或超过其他 Gr12MoV APH-4磨损提高寿命3~4倍,修理费剧增压铸销H13 Al-Si-Cu烧蚀提高寿命3~4倍挤出成形Gr12MoV加工玻璃树脂 磨损腐蚀不烧蚀,无型剂是氮化、镀铬模具的6~8倍,工具和树脂粘着少
3 结束语
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