Entwicklungstrend der PVD-Beschichtung

Die gegenwärtige Entwicklung der PVD-Beschichtungstechnologie in der Welt weist die folgenden vier Haupttrends auf.

1. Die Beschichtungszusammensetzung neigt dazu, diversifiziert und zusammengesetzt zu sein

Die erste Generation von PVD-Beschichtungen bestand hauptsächlich aus TiN. Auf dieser Basis wurden TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC und andere Einzelmetallbeschichtungen entwickelt. Mit der Weiterentwicklung der PVD-Abscheidungstechnologie wurden Aluminium-basierte Multi-Metall-Legierungsschichten wie TiAIN und TiAICN nacheinander entwickelt. Die Verschleißfestigkeit und die Rothärte dieser Beschichtungen sind viel höher als bei Einzelmetallbeschichtungen, und sie können für höhere Schnittgeschwindigkeiten wie zum Beispiel Wälzfräsen (bis zu 150 m / min) verwendet werden. Später wurde die Möglichkeit in Betracht gezogen, verschiedene Arten von Beschichtungen auf dem Werkzeug zu schichten, um die Vorteile verschiedener Beschichtungen, wie TiN + TiCN + TiN, TiN + TiAlN, TiAIN + WC / C usw., zu nutzen.

In den letzten Jahren ist die PVD-Beschichtungstechnologie einen weiteren Schritt vorangekommen. Viele Beschichtungsunternehmen haben gepulste Beschichtungstechnologien wie die P3E-Technologie (Pulse Enhanced Electron Emission) von Balzers, Schweiz, entwickelt und angewendet. Und HIP_ (High Ion Pulse) Technologie von Cemecon, Deutschland. Beide neuen Technologien verwenden gepulste Elektronen, um das Lichtbogenverdampfungsziel zu aktivieren. Da das Verfahren in Sauerstoffatmosphäre betrieben werden kann, können theoretisch nahezu jedes Metalloxid (z. B. A12O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 usw.) und deren Verbindungsbeschichtungen durch dieses Verfahren abgeschieden werden.

2. Die Anwendungsentwicklung von Beschichtungen ist gezielter

Um den unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, wird das Design und die Entwicklung von Beschichtungen immer zielgerichteter. Um die Eigenschaften und Anforderungen verschiedener Anwendungsbereiche wie Bohren, Fräsen, Trockenfräsen, Stanzen, Ziehen usw. zu erfüllen, werden Beschichtungen mit relativen Vorteilen in dieser Hinsicht entwickelt. Nach kontinuierlichen Bemühungen und Versuchen wurden in bestimmten Bereichen Erfolge erzielt, wie zum Beispiel die Anwendung von TiJ (Al: Ti-2: 1) Beschichtungen mit hohem Aluminiumgehalt beim Fräsen, Nicht-Ti-Beschichtung AICrN beim Hochgeschwindigkeits-Trockenwälzfräsen, der Verbundwerkstoff Beschichtung CrN + TISIN beim Bohren, Verbundbeschichtung TIN + TCX auf Ziehform. Die Oberflächenlebensdauer von ihnen ist deutlich besser als bei anderen Beschichtungen. Darüber hinaus sind verschiedene gezielte Beschichtungen für Korrosionsbeständigkeit (Crx-Beschichtung), "selbstschmierende (WC / C-Beschichtung), weiche Materialbearbeitung (MoS2-Beschichtung) und hohe Hartstoffverarbeitung (CBN, Dimond-Beschichtung) alle weit verbreitet. Und Mit der kontinuierlichen Entwicklung von PVD-Beschichtungstechnologien werden neue zielgerichtete Beschichtungen entwickelt, um sie zu ersetzen.

3. Die abgeschiedenen Partikel der Beschichtung neigen dazu, eine Nanogröße aufzuweisen

Mit der Entwicklung der Nanotechnologie und den Fortschritten der Beschichtungstechnologie hat auch die Beschichtung von Nanomaterialien die Aufmerksamkeit einer großen Anzahl von Forschern und PVD-Beschichtungsdienstleistungsunternehmen auf sich gezogen. Die Nanokristallisation der abgeschiedenen Teilchen der Beschichtung kann die Bindungsstärke zwischen der Beschichtung und dem Substrat verbessern, gleichzeitig kann sie die Oberflächenrauhigkeit der Beschichtung verringern. Gegenwärtig sind die meisten der abgeschiedenen Partikel der Beschichtung immer noch groß. Zwar gibt es sogenannte nanoskalige Beschichtungen, aber auf ihrer endgültigen Oberfläche sind immer noch größere Partikel zu finden, und die Beschichtungsoberfläche ist immer noch rau. Das Verringern der Größe der abgeschiedenen Teilchen der Beschichtung und das Beibehalten der Prozessstabilität, um die großen abnormalen Teilchen zu vermeiden, wird eine andere Entwicklungsrichtung der Beschichtung werden. Speziell für die Anwendung auf der Spiegelfläche, obwohl einige Unternehmen Spiegelbeschichtung entwickelt haben, sind die Qualität und Stabilität schlecht und der Prozess zu komplex. In Zukunft werden die Nanokristallisation der Beschichtungspartikel und die Nanometerisierung der Beschichtungsschichtdicke die Hauptentwicklungsrichtung sein, was von großer Bedeutung ist, um die Gesamtleistung der Beschichtung zu verbessern und die Spannung zwischen den Schichten zu verringern, und sie erhöht die Glätte der Spiegelfläche und erweitert den Einsatz von Beschichtungen in der Präzisionsformindustrie.

4. Die Temperatur des Beschichtungsprozesses wird immer niedriger

Von der Abscheidungstemperatur von etwa 1000 ° C für die allgemeine CVD-Beschichtungsschicht bis etwa 500 ° C für die PVD- und PECVD-Beschichtungen wurde die Abscheidungstemperatur der Beschichtung reduziert. Daher ist auch der Anwendungsbereich der Überzugsschicht vergrßert, aber die Abscheidungstemperatur um 500ºC hat immer noch eine nachteilige Wirkung auf das Werkstück, wie beispielsweise eine Verformung und eine Verringerung der Härte des Substrats. Daher werden besondere Anforderungen an die Vorwärmebehandlung des beschichteten Werkstücks gestellt. Zum Beispiel darf die Tempertemperatur des Werkstücks nicht niedriger als die Beschichtungstemperatur sein. Beschichtungen mit niedrigerer Temperatur, wie Beschichtungstemperaturen unter 200ºC, werden diese Beschränkungen beseitigen, wodurch mehr Arten von Materialien für die Beschichtung zur Verfügung stehen und die Auswahl der frühen Wärmebehandlung flexibler ist. Gleichzeitig wird durch den Einsatz von Niedertemperaturbeschichtungen auch der Energieverbrauch von Beschichtungsanlagen gesenkt und ein gewisser Umweltschutz bei der Energieeinsparung erzielt. Zusätzlich wird die Verringerung der Beschichtungstemperatur die Erwärmungs- und Abkühlzeit verringern und dann den Lieferzyklus der Beschichtung verkürzen. So werden die Niedertemperaturbeschichtungen die Anwendung und Popularisierung der Beschichtung fördern und eine wichtige Richtung der PVD-Beschichtungsentwicklung werden. Gegenwärtig haben einige Beschichtungsunternehmen eine kryogene Beschichtung entwickelt (Beschichtungstemperaturen sind so niedrig wie 250 ° C). Aufgrund der Prozessinstabilität und der schlechten Haftung zwischen der Beschichtung und dem Substrat wurden jedoch keine wesentlichen Anwendungen durchgeführt und es sind weitere Verbesserungen erforderlich.