（模具PVD鍍鈦）納米涂層在現(xiàn)代工業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用2.

（模具PVD鍍鈦）納米涂層在現(xiàn)代工業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用

PVD (Physical Vapor Deposition)即物理氣相沉積，PVD涂層即是采用物理氣相沉積方法制造的表面涂層。而PVD納米涂層技術(shù)的出現(xiàn)使PVD涂層性能得到質(zhì)的提升，自瑞士Platit公司開(kāi)發(fā)出全球第一臺(tái)納米涂層設(shè)備以來(lái)，利用LARC（Lateral Rotating ARC-Cathodes）技術(shù)開(kāi)發(fā)的新一代nAC系列納米復(fù)合涂層優(yōu)點(diǎn)非常明顯。

納米涂層的物理特性及與之相對(duì)應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)包括：

● 硬度極高（nACO=HV4500）：代表耐磨性極好；

● 摩擦系數(shù)低（CBC =0.15）：脫模容易，改善拉伸五金沖壓、成型的潤(rùn)滑問(wèn)題；

● 耐高溫（Naco=1200℃）：不容易氧化，改善干切削和壓鑄成型問(wèn)題；

● 化學(xué)屏障/導(dǎo)熱率低：可有效防止因高溫導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀具的鈷元素流失；改善壓鑄出現(xiàn) 的熱龜裂問(wèn)題…

● 厚度只有0.5～7um ：涂層后不影響產(chǎn)品最終尺寸。

納米涂層在模具中的應(yīng)用 ：

模具工業(yè)大致可以分為：壓鑄模具、五金模具、塑料模具三大類

◆ 壓鑄模具： 納米涂層壓鑄模具

在壓鑄行業(yè)，因?yàn)樵诿總€(gè)壓鑄循環(huán)初期，模具型腔要承受熾熱熔融合金的急熱作用，工作表面會(huì)產(chǎn)生壓縮熱應(yīng)力；壓鑄結(jié)束后要在模具內(nèi)噴潤(rùn)滑劑，進(jìn)行急冷，因而又在其表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。在這樣的交變熱應(yīng)力作用下，模具表面會(huì)產(chǎn)生熱疲勞微裂紋，隨著壓鑄循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋急劇擴(kuò)展，有的向心部擴(kuò)展，形成龜裂紋。如果在裂紋周圍同時(shí)伴隨有熔融合金對(duì)模具型腔的沖刷及腐蝕，模具表面還會(huì)進(jìn)一步損壞，最終造成模具的早期開(kāi)裂甚至報(bào)廢。壓鑄過(guò)程中的粘模、沖蝕、腐蝕而造成的產(chǎn)品廢品率高，生產(chǎn)效率低下，甚至造成模具的損壞等問(wèn)題一直是困擾各壓鑄企業(yè)的老大難問(wèn)題。

因此，考慮到大批量、低成本、高效率地生產(chǎn)合金壓鑄件，同時(shí)減少待模維修時(shí)間，開(kāi)發(fā)和引進(jìn)新型技術(shù)及通過(guò)表面處理延長(zhǎng)模具使用壽命已經(jīng)成為廣大研究者所關(guān)注的熱點(diǎn)。

我公司針對(duì)這些問(wèn)題針對(duì)此問(wèn)題研發(fā)了納米涂層的新技術(shù)，該方法是運(yùn)用納米涂層技術(shù)，在模具表面沉積多層多元素金屬薄膜（膜層厚度為1~7um），這層膜具有耐磨損、抗腐蝕，高硬度的功能，由于這層膜不與鋁、鋅等金屬溶液親和或發(fā)生反應(yīng)，所以能極大地改善壓鑄件的離模性能而不發(fā)生粘?，F(xiàn)象。在改善液體金屬粘模和熱龜裂方面取得很好的成績(jī),有效解決壓鑄模具碰到的問(wèn)題，以獲得最優(yōu)的綜合使用性能，而且是長(zhǎng)效型的，解決了傳統(tǒng)工藝所無(wú)法解決的問(wèn)題，用行內(nèi)人士的話來(lái)講是開(kāi)創(chuàng)了壓鑄模具表面處理的先河。

例：寧波某廠家一個(gè)鋁合金壓鑄件，產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，由于發(fā)生粘?，F(xiàn)象，不得不壓兩個(gè)小時(shí)模具就得下來(lái)打磨一次，經(jīng)過(guò)納米涂層處理后，模具使用半個(gè)月才下來(lái)一次，而且把該膜可以退掉后打磨再涂層，使該模具的使用價(jià)值提升了幾十倍。

智科涂層技術(shù)納米涂層主要特點(diǎn)技術(shù)性能：

1、顯著提高合金壓鑄模的抗熱熔損性能

2、改善脫模和抗腐蝕性能

3、提高合金壓鑄模的抗熱疲勞性能

4、顏色明顯，用戶可以根據(jù)涂層顏色的變化而及時(shí)返涂，以保護(hù)貴重精密模具。

5、顯著提高合金壓鑄模的使用壽命。

◆ 五金模具（PVD鍍鈦）：

涂層特點(diǎn)是改善傳統(tǒng)的單層氮化鈦涂層，變成多層，并配合高硬度的涂層，

從而提高其韌性和硬度，其硬度可高達(dá)Hv3000，比普通的氮化鈦高出Hv600

1、 五金沖壓模具

五金沖壓通過(guò)剪切的原理，把五金薄片沖成不同形狀。根據(jù)其加工過(guò)程，磨損、塑性變型、崩角都是其破壞的機(jī)理，所以最理想的沖壓模具必須同時(shí)擁有高硬度和高韌性。硬度高確?？鼓p性能好，韌性好代表抗崩角性能好。

基于模具鋼材的物理性能限制，例如常用的D2材料，其硬度不能超過(guò)HRc62，因此采用PVD涂層是提高表面抗磨損的最好辦法，例如ZKTiCN涂層表面硬度可達(dá)到HRc85以上，對(duì)解決磨損有直接的幫助。不過(guò)，塑性變型還需要基體的硬度來(lái)承擔(dān)。沖棒是沖壓常用的模具，一般采用ZKTiCN涂層。

2、 五金成型模具

良好的五金拉伸模具要求硬度高，兼有潤(rùn)滑性能良好的表面。一般的冷作鋼可以達(dá)到HRc62，但鋼材表面潤(rùn)滑度低，PVD涂層可以滿足這兩方面的要求。ZKTiCN是很好的拉伸涂層，其硬度可達(dá)到HV3700，但摩擦系數(shù)可低于0.2。

很好的拉伸涂層，其硬度可達(dá)到Hv3700，但摩擦系數(shù)可低于0.2

◆ 塑料模具

塑料模具由于價(jià)格比較貴，故其耐用性更加受到關(guān)注。例如所生產(chǎn)的塑料中帶有纖維，其硬度容易磨損模具表面，或脫模時(shí)需要提高潤(rùn)滑的性能,納米涂層由于其獨(dú)有的潤(rùn)滑性及超高的硬度，可以大大改善生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的上述問(wèn)題。

1、 鈹銅模具或鑲件

鈹銅的特點(diǎn)是散熱快，硬度最高可達(dá)洛氏硬度40，一般的銅合金無(wú)法比擬。散熱快（比鋼材快3倍）代表生產(chǎn)周期可以縮短，產(chǎn)量更高。鈹銅價(jià)格昂貴，比一般塑料鋼材貴5倍以上，所以任何的磨損、報(bào)廢或修磨的成本都很高?；谟捕葻o(wú)法超過(guò)洛氏硬度40，所以，表面磨損是其碰到的比較嚴(yán)重的問(wèn)題。

考慮到硬度及鈹銅的特性，智科公司特別為鈹銅模具或鑲件設(shè)計(jì)了一套完善的納米涂層方案，提高了鈹銅表面耐磨性，同時(shí)又不會(huì)降低其導(dǎo)熱性高的特性。

2、 精密模具或鑲件

現(xiàn)今潮流消費(fèi)性產(chǎn)品如數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)或PDA產(chǎn)品功能特別多，但外型則向嬌小玲瓏方向邁進(jìn)，故該類產(chǎn)品對(duì)精密度及材料的選擇等方面的要求都大為提高。在選材方面，基于外殼的高保護(hù)性能及內(nèi)部的高強(qiáng)度，一般采用PC+ABS+玻纖材料。而該材料對(duì)模具的磨損性或腐蝕性高，所以模具的磨損比較快，而維修精密模具的價(jià)格也挺高。

此外，塑料模具一般采用低溫回火，因此，一般高溫處理的PVD涂層都不適合。這種情況下，TP--2000是最好的選擇。TP2000涂層抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，而且它的硬度也不低于HV2000，足夠應(yīng)付塑料生產(chǎn)所要求的硬度，是塑料模具最佳的選擇。

另精密模具鑲件的特點(diǎn)是誤差小、深槽多，要做到不變形及涂層的均衡并不容易。智科涂層技術(shù)對(duì)塑料模具的應(yīng)用了如指掌，確保ZKTiN涂層為客戶解決模具磨損的問(wèn)題。

HJTiN抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，而且它的硬度也不低于Hv2000，

足夠應(yīng)付塑料生產(chǎn)所要求的硬度，使塑料磨具最佳的選擇

3、 含尼龍或大批量生產(chǎn)模具

1） 透明塑料瓶是典型大批量生產(chǎn)的制品，其模具在高速生產(chǎn)的情況下，對(duì)表面的要求特別高。例如：表面硬度高、拋光至鏡面及脫模能力良好等。一般歐美生產(chǎn)商都樂(lè)意采用納米涂層處理來(lái)增強(qiáng)模具表面的硬度，且提高潤(rùn)滑脫模能力。由于納米涂層的高硬度及潤(rùn)滑性能良好，因此能縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)量。

2）現(xiàn)今汽車制造商正想方設(shè)法在不影響安全、質(zhì)量的情況下，不斷降低汽車的總重量，從而達(dá)到省油的目的。工程塑料質(zhì)輕且強(qiáng)度高，是汽車零部件的良好材料。但如果碰到生產(chǎn)諸如尼龍或加玻纖的工程塑料產(chǎn)品時(shí)，不管是什么類型的模具鋼材，其表面磨損都特別厲害。為了延長(zhǎng)使用壽命，一般歐美汽車生產(chǎn)商均愿意采用納米涂層。溫州一家大型汽車配件模具及制品生產(chǎn)商知道PVD涂層的好處后，其所有生產(chǎn)尼龍汽車配件的模具均采用了納米涂層，從而提高了模具的使用壽命。

4、納米PVD涂層處理的通常稱謂：鍍鈦、離子電鍍、真空電鍍、鍍膜、納米涂層、涂層等。