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硬涂层-广东振华真空镀膜设备

各种形式的硬涂层已经存在很长时间了。保持或保护材料表面并不是什么新鲜事。从石器时代的史前时期到金属加工的出现,人们一直在尝试使工具的边缘,尖端或敲击表面更加耐用和持久。在最近的时间里,已经进行了大量的研究来创建硬质耐磨涂层,该涂层可以应用到不同的表面上,从而以积极而有意义的方式改进这些材料的物理性能。这些是否可应用于高速钢(HSS)工具涂层以产生坚硬且耐磨的表面,是否适用于航空航天应用的开发,是否可用于装饰性涂层产品以及改进医疗设备,或建造光伏设备?答案是采用真空沉积的薄膜。这些薄膜可以通过多种物理气相沉积(PVD)技术制备到基材上,这些技术都在真空环境中进行。包括磁控管溅射,热蒸发,阴极电弧源,离子束沉积等。每种方法都可用于生产一种或多种形式的具有耐磨性的涂层。 

举一个典型的例子,氮化钛(TiN)用阴极电弧沉积到切削工具上已成为一种行之有效的做法,在世界范围内生产各种工业产品。TiN是一种具有极高的显微硬度以及化学和热稳定性的耐火化合物。TiN涂层产品不仅包括标准的金属切削刀具,例如钻头刃,镗铣刀,车床刀具,开槽锯片,扩孔钻等,还包括所有类型的压铸设备,成型工具,注塑成型零件,冲模等

 在真空中用于生产薄膜涂层的各种形式的PVD中,阴极电弧蒸发(CAE)最常用于生产用于金属切削用途的硬涂层表面。如先前所述,CAE是两个冷电极之间的低电压,大电流等离子体放电。在靶表面上产生的局部功率密度可能非常高。阴极电弧在靶表面上产生一个小的高能“点”,从而产生极高的局部温度,从而使阴极靶材汽化。功率密度在短时间内关闭和打开。在“关闭周期”期间,先前电源周期的位置会稍微移开,使其与先前“位置”略微偏离。通过重复循环,在靶表面上形成电弧。通过调整电源的输入,可以调节靶表面上产生的功率密度,以匹配特定真空度(蒸汽压力)下的蒸发温度,从而为任何给定的目标材料产生蒸汽流。CAE被广泛用于产生高度电离的等离子体,以便在(HSS)工具上沉积坚硬,耐磨的TiN薄膜。根据特定的应用,这些涂层的厚度通常为一千至两千埃。通常,可以测量到2400 – 2600的维氏硬度。当电弧击中元素钛靶时,衬底的温度将升高到700-800华氏度,同时将氮气的分压送入真空室,从而形成反应性沉积。可以调节靶表面产生的功率密度,使其与特定真空度(蒸发压力)下的蒸发温度相匹配,从而为任何给定的靶材料产生蒸气流。

此外。可以使用其他阴极靶材料来创建替代硬质涂层,以满足特定需要的颜色变化,耐腐蚀性或温度要求。这些包括:

氮化钛碳(TiCN)或碳酸钛

氮化铝钛(TiAlN)

钛铝碳氮化物(TiAlCN)

用于硬涂层制备的TiN阴极电弧沉积在全球范围内拥有约30亿美元的市场,并且随着新应用的开发,其增长迅速。许多装饰涂料产品都出现在汽车工业中,例如轮毂和装饰设计以及油漆颜料的应用。体育用品产品也在高尔夫球杆,手枪和枪管,滑雪板,球拍等中看到了新的应用。 

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