納米涂層技術(shù)

1、 納米涂層技術(shù)一、納米材料與納米涂層簡(jiǎn)介1、什么是納米材料？ 1納米nanometrer是一個(gè)度量單位，1納米nm等于10-9米。 2納米材料nano material，就是指用直徑到達(dá)納米級(jí)1100nm的微小粒子制成的各種材料。2、為何納米材料的性能比普通材料更優(yōu)？l 當(dāng)構(gòu)成物質(zhì)的顆粒尺寸進(jìn)入納米尺度，特別是幾個(gè)納米時(shí)，因其內(nèi)部粒子間的結(jié)構(gòu)形態(tài)將發(fā)生根本性變化，從而使得一系列的物理性能都更加優(yōu)化，甚至發(fā)生本質(zhì)上的變化，比方硬度、韌性、耐熱性、防腐性能等等。3、納米涂層也稱納米薄膜l 納米薄膜具有的光，電，熱以及機(jī)械方面的性能等方面的獨(dú)特功能。第二章、我們的納米涂層1、我們的納米涂層屬于金屬陶

2、瓷材料，有金屬和陶瓷雙重特性，如下所述： 1涂層硬度極高，是刀具，模具鋼材硬度的3倍以上，甚至可達(dá)4000HV以上陶瓷特性 2涂層細(xì)膩光滑，與鋼材之間的摩擦系數(shù)小陶瓷特性： 3涂層與金屬不易粘黏，可以防止積屑，提高被加工件外表質(zhì)量陶瓷特性： 4良好的韌性，耐沖擊，耐碰撞，可用于沖壓模具金屬特性 5良好的熱穩(wěn)定性，局部涂層甚至可以承受1000以上的工作溫度陶瓷特性 6涂層晶粒極其微小，結(jié)構(gòu)極為緊密，故有良好的耐酸堿腐蝕性能 7涂層無毒無害，且環(huán)保，可用于醫(yī)療器械，人工環(huán)節(jié)食品加工的刀工具例如：果汁刀片機(jī)等 8可導(dǎo)電，導(dǎo)磁金屬特性2、應(yīng)用中表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)主要有： 1刀具，模具的耐磨性大大增強(qiáng)，使用壽

3、命提高310倍，甚至更高，使得客戶本錢大大降低； 2減少換刀，修模的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率； 3產(chǎn)品外表質(zhì)量提高，且不良率下降； 4涂層的厚度很薄，僅為3m左右0.0003mm，故一般不會(huì)影響刀具，模具的尺寸精度。三、涂層特性表鍍膜種類性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域TiN氮化鈦顏色：金色硬度：2300HV摩擦系數(shù)：0.23VSNI最高工作溫度：580減小摩擦力可低溫涂層防止刀口積屑現(xiàn)象通用性涂層可廣泛應(yīng)用于切削刀具、五金模具、沖具、塑膠模具以及零組件TiCN氮碳化鈦顏色：灰色硬度：3300HV摩擦系數(shù)：0.21VSNI最高工作溫度：450外表光滑高外表溫度防止刀口積屑現(xiàn)象適合重切削常用于高速鋼銑刀尤其波刃刀、絲

4、攻、滾刀加工不銹鋼、鍍鋅板等粘性材料的拉伸模具等ALTiN鋁氮化鈦顏色：紫黑色硬度：3400HV摩擦系數(shù)：0.33VSNI最高工作溫度：800高熱穩(wěn)定性可高速，干式切削常用于硬質(zhì)合金刀具，也用于高速鋼模具適合不銹鋼鉆，銑，沖加工，以及高溫加工四、涂層應(yīng)用推薦表類別細(xì)類工具材料被加工材料推薦涂層優(yōu)先考慮可選刀具銑刀、絲攻、鉆頭、鋸片、滾刀、拉刀等高速鋼普通鋼鐵TiNTiCN不銹鋼等TiCNTiN銅，鎂鋁合金 等Cro-GTiCN銑刀、鉆頭、鋸片、舍棄式刀片、絲攻等硬質(zhì)合金普通鋼鐵ALTiNTiN硬度50HRC的淬火鋼Altimax 白金鋁鈦ALuwa DLC鋁鈦鑄鐵TiCNALTiN不銹鋼、鈦合

5、金等ALTiNTiCN/TiN銅合金、鎂鋁合金等Cro-GALTiN沖壓模具精沖、沖棒、小沖裁模、折彎模高速鋼/SKD11普通鋼鐵TiNTiCN不銹鋼等TiCNTiN銅、鎂鋁合金等CrotacTiCN拉伸模、沖壓模高速鋼 硬質(zhì)合金普通鋼鐵/不銹鋼/鍍鋅鋼板等TiCNTiN鋅合金、銀Aluwa DLC鋁鈦TiCN中型沖壓、拉伸模具直徑約200左右SKD11/高速鋼普通鋼鐵/不銹鋼/鍍鋅鋼板等Crotac /TiCNTiN Ralox大型沖壓、拉伸模具直徑約350以上SKD11普通鋼鐵/不銹鋼/鍍鋅鋼板等RaloxTiCN/TiN塑膠模具/S136、 SKD61、 NAK80等如PVC有腐蝕性Cr

6、o-GTiNPP、ABS等TiNCro-G粉末成型 模具/硬質(zhì)合金、 HSS、SKD11有酸性的粉末Crotac TiN無酸性的粉末TiNCro-G零組件活塞環(huán)、軸承等碳鋼/Cro-GMedica DLC五、對(duì)工件的要求1、材質(zhì) 1一般要求是金屬材料，如模具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼、銅、鋁合金等。 2 需要的工件必須能夠承受至少200450而不能熔化或碳化，故不能是塑膠、橡膠、紙張、棉麻、木材等材料。 3工件要能導(dǎo)電，一般不能是陶瓷、玻璃等。2、鋼件熱處理回火溫度 1對(duì)鋼件熱處理回火溫度的要求 回火溫度必須高于鍍膜溫度。因?yàn)槿绻ぜ鼗饻囟鹊陀阱兡囟?，就?huì)導(dǎo)致工件材料硬度下降，下降程度會(huì)

7、因具體材料和溫度不同而不同，可能會(huì)是幾度到20度以上HRC 不管回火溫度如何，我司在鍍膜過程中只能選擇比熱處理回火溫度更低的溫度處理，才能保證工件硬度不下降。 一般的回火溫度有：a 高溫：500以上b 中溫：350左右c 低溫：200左右注：實(shí)際上，熱處理廠可以根據(jù)不同的材料、不同的要求設(shè)計(jì)出不同溫度參數(shù)的回火工藝，并不單純是上述幾個(gè)數(shù)值。 2我司鍍膜的溫度 根據(jù)不同的要求，我司的鍍膜溫度可以作三種選擇：a 高溫：450b 中溫：320c 低溫：180 不同的鍍膜溫度鍍的薄膜的特性會(huì)有些許差異，用TiN氮化鈦舉例說明：a 顏色：高溫鍍的就會(huì)更金黃、光亮；低溫鍍的就會(huì)相對(duì)淡一些。b 耐磨性：低溫

8、鍍的相對(duì)于高溫鍍的耐磨性要差一些。 3如何選擇回火溫度 無論何種材料，選擇不同的回火溫度所得到的硬度值一般是不一樣的。 如果在硬度、韌性等根本要求都可以滿足的情況下，請(qǐng)盡量選擇更高的回火溫度，以便于我們鍍膜處理可以選擇更高的溫度，以到達(dá)更佳的效果。 并非任何材料都可以選擇高溫回火，因?yàn)橛行┎牧线x擇高溫回火比低溫回火得到的硬度值相處很多，甚至可能到達(dá)20HRC。 不同的材料，其熱處理特性也是不同的。應(yīng)如何選擇適合的回火溫度，最后咨詢您的熱處理供給商別忘了將您對(duì)工件硬度和需要鍍膜的要求告訴他。3、工件外形與鍍面 1工件最大尺寸： 細(xì)長(zhǎng)件：長(zhǎng)度1000mm； 圓柱形大模具，圓柱面未涂層重點(diǎn)：最大尺寸

9、460*1000mm； 板狀大模具，板的一面為涂層重點(diǎn)：最大尺寸1000長(zhǎng)*460寬*460高mm。 2工件上必須有不需要涂層的部位如柄部、孔、螺紋、臺(tái)階等，以便于涂層中用于支撐和固定工件。 3對(duì)于要求涂層的內(nèi)孔，要求孔徑孔深，否那么不能保證內(nèi)孔深處涂層厚度和質(zhì)量。 4為了保證使用重點(diǎn)面的涂層質(zhì)量，客戶須明確告知“使用重點(diǎn)部位、“可鍍可不鍍的部位、“一定不能鍍的部位，最好不要為追求美觀而要求全鍍。4、工件外表狀況 1工件一定要是已經(jīng)過精加工，完全成型并且是可用的，涂層是所有制作工序中的最后一道工序。 2工件一定要做好防銹工作，如涂抹防銹油等。 3工件外表不能做滲碳、滲氮、氧化、TD、噴漆、電鍍

10、等處理。5、工件結(jié)構(gòu) 1工件上不能有密閉的中空結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊荛]的空氣受熱后膨脹，其壓力會(huì)引起爆裂。 2工件上如果有細(xì)長(zhǎng)孔、縫隙如噴水鉆的注水孔等，孔內(nèi)或縫隙不能阻塞，否那么殘留的油污等會(huì)影響鍍膜同理，塑膠模具試模后，殘留的膠料要清理干凈。 3鑲嵌件，如果可用拆分的，就拆開鍍，然后再組合使用；如果不開拆分的，要絕對(duì)保證鑲嵌內(nèi)部不能有油污，否那么會(huì)影響鍍膜。 4焊接件，要注意兩個(gè)問題： 焊接材料能否承受450高溫而不熔化，一旦熔化，會(huì)造成焊接和突出的異常； 工件的精度是否允許焊接處在承受450高溫的變形量，否那么不宜做涂層。6、包裝 1任何工件在交我司做涂層的運(yùn)輸途中，均需要有包裝，且包裝必須能保證

11、工件的平安。 2對(duì)于鋒利刃具，如銑刀、絲攻、鉸刀等，建議采用每只產(chǎn)品之間都有區(qū)隔的包裝方式。 3對(duì)于較重的大型件，如果采用快遞或貨運(yùn)，一定要有足夠強(qiáng)度的包裝箱，以保證運(yùn)輸途中不被損傷。 六、PVD涂層與其他外表處理的比擬1、CVD簡(jiǎn)介Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積 1將各種化學(xué)反響物質(zhì)：如四氯化鈦TiCl4和甲烷CH4等含碳?xì)怏w或其它碳氮?dú)怏w蒸氣等通入反響爐體內(nèi)，在高溫9001200狀態(tài)下，TiCl4中的鈦Ti和碳?xì)浠衔镏械奶糃在模具外表進(jìn)行化學(xué)反響，從而生成一層金屬化合物涂層碳化鈦TiC。利用不同的反響物，可得到不同的薄膜，如TiN、TiCN、CrC等等。

12、2CVD的優(yōu)點(diǎn)： 鍍膜與基材的附著性優(yōu)良； 復(fù)雜的形狀都可以處理：如深孔、內(nèi)管、細(xì)縫等。 3CVD的優(yōu)點(diǎn)： 鍍膜溫度太高，對(duì)基材和反響設(shè)備的耐熱性要求很高，很多工件難以承受； 高溫使基材尺寸變化和變形嚴(yán)重，故適于精密度高的工件； 對(duì)于要求工件局部鍍膜，難以實(shí)現(xiàn)； 活潑性氣體源的使用，制程中有爆炸、毒性氣體泄漏等隱患，且對(duì)環(huán)境有污染。2、TD簡(jiǎn)介Thermal Diffusion Coating Process熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理 1在空氣爐或鹽槽中放入一個(gè)耐熱的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至8001200，然后參加相應(yīng)的碳化物形成粉末如鈦、鋇、鈮、鉻，再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫1

13、2小時(shí)，參加元素將擴(kuò)散至工件外表并與鋼中的碳發(fā)生反響形成碳化物層如：VC碳化釩；CrC碳化鉻，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。 2TD最主要適合于以下鉻鋼的工件。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)日本美國(guó)瑞典Cr12MoVSKD11、SLDD2XW41160CrMoV12Cr12Mo1V1SKD11D2XW42100CrMoV5Cr5Mo1VSKD12A2XW10210Cr12Cr12SKD1D3XW5DC53 3TD的優(yōu)點(diǎn)： 覆層與基材的附著性優(yōu)良； 覆層的厚度較厚。 4TD的缺點(diǎn)： 處理溫度太高，對(duì)基材的耐熱性要求很高，很多工件難以承受； 高溫使基材尺寸變化和形變嚴(yán)重，故不適于精密度高的工件； 對(duì)于要求工件局部鍍膜，難以實(shí)現(xiàn)； 覆層的厚度較厚，精密工件精度會(huì)受影響； 覆層后外表狀況較差，一般須作后處理如拋光等才可使用。3、電鍍硬鉻Cr簡(jiǎn)介 1用鉻酐、硫酸和添加劑等配制成電鍍液，將工件放入溶液中電鍍金屬鉻沉積在工件外表形成鍍層。 2實(shí)際上所謂“鍍硬鉻，其鉻層硬度并不比裝飾鉻層硬度高，只因其鍍層較厚，故能發(fā)揮其硬度高、耐磨的特點(diǎn)，故稱鍍硬鉻。 3鍍硬鉻的優(yōu)點(diǎn)： 工件大小不受限制； 鍍層厚度較厚，可以適當(dāng)彌補(bǔ)因加工超差的工件尺寸；本錢較低。 4鍍硬鉻的缺點(diǎn)： 硬度較差，耐磨性較差；鍍層厚度較厚，不能滿足高精度要求，鋒