模具纳米耐磨涂层加工及耐磨涂层工艺介绍

通常现代的刀具，滑动轴承，拉伸模具和各种耐磨部件通常由硬质合金制备。随着加工强度的不断增大，硬质合金工具也随之暴露出在应用中耐磨性和强韧性不能兼顾的软肋。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求，有必要进一步改善刀具材料综合切削能力。
     化学气相沉积（CVD）法是在高温条件下使气态原料（如甲烷和氢气）分解，生成碳原子或甲基原子团等活性粒子，并在一定工艺条件下，在衬底表面上沉积金刚石膜的方法。CVD涂层是对应地以晶体或纳米晶体的形式进行沉积。金刚石多层膜也采取同样的沉积方式。原则上，金刚石涂层也适用于有色金属材料的加工。CVD涂层是主要应用于由硬质合金制成的杆刀和可转位刀片，亦应用于各类高抗力拉拔模具表面等。金刚石是自然界中最硬的物质，耐磨性小，导热性高及优异的化学稳定性等特殊性能使其成为磨料和切削工具理想的材料。但是，单独使用金刚石很脆，无法进行高强度的加工，且单晶金刚石刀具因成本高和抗冲击性差的软肋导致其应用领域受到限制。而与之性能相似，但价格低廉的金刚石薄膜却有着更大的发展空间。在选择刀具进行加工时，通常希望刀具既有高的硬度以保证其好的耐磨性，又有高的韧性来防止刀具的碎裂，而硬质合金与CVD金刚石薄膜的的结合恰能满足这一要求，这使得CVD涂层刀具既表现出金刚石高的硬度和耐磨性，也表现出硬质合金本身良好的抗冲击性和强韧性，以及低的制造成本使其在机械加工领域有极大的应用市场。
     数据表明，金刚石涂层可使硬质合金工具的使用性能大为提高，比如对有色金属及其合金、复合材料、陶瓷材料等进行加工，其使用寿命可提高数十倍。利用CVD的方法，所制备的金刚石膜含杂质较少，生长容易控制，特别是对几何形状比较复杂的基底材料，能够较好的进行沉积。
CVD涂层刀具将广泛应用到超精密的加工领域，比如是汽车、航空航天、集成电路板卡等。