在各种CVD法中,用得最多的是真空离子轰击法和磁控离子反应喷涂法。
CVD技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层,其涂层刀具适合于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。
CVD法与其他涂层方法比较,不仅设备简单,工艺成熟,还有以下优点:
- 沉积物种类多,能涂金属、合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物氢碳氮化物等。
- 有高度的渗透性和均匀性,可获得不同组织的多层涂层,涂层厚薄均匀。
- 沉积速率高,而且容易控制。
- 涂层纯度高,晶粒细而致密。
- 黏附力较强,可获得较厚的涂层。
- 工艺成本低,适合大量生产。
MT-CVD涂层刀片适合于高速、高温、大负荷、干式切削条件下使用,其寿命可比普通涂层刀片提高1倍左右。CVD法的主要缺点在于沉积温度较高,在对高速工具钢刀具进行涂层时,会使刀具退火及变形。所以沉积后的刀具还要进行淬火处理。
目前,常用的PvD方法有低压电子束蒸发(LVEE)法、阴极电子弧沉积法(CAD)、晶体管高压电子束蒸发法( THVEE)、非平衡磁控溅射法(UMS)、离子束协助沉积法(IAD)和动力学离子束混合法(DIM)。其主要差别在于,沉积材料的汽化方法以及产生等离子体的方法不同,而使得成膜速度和膜层质量存在差异。
PVD技术主要应用于整体硬质合金刀具和高速工具钢刀具的表面处理,已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。
和CVD法比较,PVD法有以下优点:
- 涂层温度(300~500℃C)低于高速工具钢回火温度,故不会损害高速工具钢刀具的硬度和尺寸精度,涂层后不再需要热处理。
- 涂层有效厚度只有几微米,故可保证刀具原有的精度,适于涂覆高精度刀具。
- 涂层的纯度高,致密性好,涂层和基体的结合牢固,涂层性能不受基体材质影响。
- 涂层均匀,切削刃和圆弧处无增厚或倒圆现象,故复杂刀具也能获得均匀涂层。
- 不会产生脱碳相,也无CVD法因氯的浸蚀和氢脆变形所引起的涂层易脆裂的情况,涂层刀片强度较高。
- 工作过程干净,无污染,无公害。
其他涂层方法:等离子体化学气相沉积法(PVCD)、离子束辅助沉积技术(IBAD)、激光强化处理等,不一而足。
- 采用涂层技术可在不降低刀具强度的条件下,大幅度地提高刀具表面硬度,目前所能达到的硬度已接近100GPa;
- 随着涂层技术的飞速发展,薄膜的化学稳定性及高温抗氧化性更加突出,从而使高速切削加工成为可能;
- 润滑薄膜具有良好的固相润滑性能,可有效地改善加工质量,也适合于干式切削加工;
- 涂层技术作为刀具制造的最终工序,对刀具精度几乎没有影响,并可进行重复涂层工艺。