化学气相沉积层的优点是:膜层致密,与基体结合牢固,沉积性好,膜厚且比较均匀,膜层质量比较稳定,易于实现大批量生产等。近几年来,CVD技术已广泛应用于机械和仪表零件、刀具和模具等的表面强化,以改善其服役性能及寿命。
1.在切削工具上的应用
用CVD涂覆刀具,能有效地减少在车、铣钻孔过程中出现的磨损,在这里应用了硬质合金刀具和高速钢刀具,特别是车床的转位刀片、铣刀、刮刀和整体钻头等。使用高耐磨性的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物和硼化物等涂层。TiN与金属的亲和力小,抗粘附力和抗月牙形磨损性能比Tin涂层高。因此,刀具上广泛使用的是TiN涂层。
目前,国外先进工业国家加工齿轮广泛使用涂层刀具,估计约有80%的齿轮滚刀和40%的插刀使用了’FiN涂层。这些刀具的寿命增加了4-8倍,并且提高了进给量和切削速度,刀具的抗月牙形磨损性能也显着提高。
为了进一步提高涂层刀具的使用性能,除了单涂层外,近年来还发展了双涂层、三涂层及多层的复合涂层刀片。常用的双涂层有Tic—TiN、Tic—A120,等涂层。三涂层的组合方式很多,例如:Tic.Ti(c、N)一’riN、Tic—Ti(c、N).A170,等涂层,还有多层如Tic-Ti-TiN-A1203等。
这些相互结合的涂层改善了涂层的结合强度和韧性,提高了耐磨性。美国最新的涂层铣刀片使用了A1203—7FiN—Tic复合涂层,基体为专用的抗塑性变形硬质合金。因为该硬质合金有很好的切削性能,Tic涂层和外层的越203结合,抗磨损性能优于si,N4,能显着减少月牙形磨损。经生产实践证明,刀具、冷加工模具等经沉积覆层,其使用寿命提高3~6倍,经济效益非常显着。
化学气相沉积层降低刀具磨损的主要原因为:在切削开始时,切削与基体的直接接触减小,这样刀具和工件之间的扩散过程降低,因此降低了月牙形磨损。即使破坏了表面涂层,仍然能阻挡进一步的磨损,保留的涂层仍然能支持切削工作。重要的是降低了切削和刀具之间的摩擦因数,这样产生的热量减少,因此磨损小。与基体材料相比,沉积层的热导率更小,使更多的热保留在切削和工件中,这样降低了磨损效应,使寿命得到提高,明显降低了成本,在切削加工材料时能获得最好的效果。左旋肉碱品牌去痘印产品推荐最好什么眼霜去细纹好防晒护手霜什么牌子的好很好什么牌子的去黑眼圈眼霜好
2.在模具方面的应用
金属材料在成形时,会产生高的机械应力和物理应力,采用CVD法得到的TiN涂层作为表面保护层,显着地降低了所产生的磨损,因为它具有下列性能:
1)与基体材料的结合力好,因此在成形时能转移所产生的高摩擦——剪切力。
2)有足够的弹性,模具发生少的弹性变形时,不会出现裂纹和剥落现象。
3)减少了成形材料的粘着,因此降低了“咬合"的危险。
4)具有好的润滑性能,它能降低模具的磨损并能改善成形工件的表面质量。
5)具有高硬度,它能降低磨粒磨损。
目前,CVD已应用于凹模、凸模、拉模环、扩孔芯棒、卷边模和深孔模中,与未沉积的模具相比,沉积TiN层模具寿命可提高几倍甚至几十倍。例如,沉积有TiN的Crl2钢模圈寿命提高6~8倍,比涂硬铬高3~5倍。Crl2MoV’钢模经沉积后寿命提高20多倍,比W18Cr4V模具高2倍等。另外,在塑料注射模具上使用TiN涂层生产含有40%(质量分数)矿物填料的尼龙零件时,有效避免模具被浸蚀和磨损,使模具寿命从60万次增加到200万次。
3.在耐磨机械零件方面的应用
活塞环、注射成形用缸体、挤压用螺旋桨轴及轴承等零部件,在滑动中易磨损。因此,要求耐磨性好,摩擦因数低,与基体的粘附性好的材料。目前,进行研究和应用的有缸体和螺旋浆的TiC覆层、钟表轴承的TiN涂层、滚珠轴承的TiC、Si3N4覆层等。
4.在耐高温氧化方面的应用
SiC、SiN4、MoSi2等硅系化合物是最重要的耐高温氧化覆层,这些覆层在表面上生成致密的Si02薄膜,起着阻止氧化的作用,在1400~1600CjC温度下能耐氧化。Mo和W的CVD涂层亦具有优异的耐高温腐蚀性。因此,可应用于涡轮叶片、火箭发动机喷嘴、煤炭液化和气化设备及粉末鼓风机喷嘴等设备零件上。