硬质涂层的发展、现状及未来

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  硬质涂层的市场随着加工技术的更高要求而不断扩大,在国内也具有越来越大的市场。硬质涂层在工具上的应用按照市场占有量的划分主要为:刀具涂层70%,模具涂层25%,零部件涂层5%。硬质涂层技术主要有阴极电弧离子镀技术和磁控溅射技术。电弧技术和磁控溅射技术的区别主要为:电弧技术可以获得接近90%的离化率和较快的沉积速率,但存在液滴的问题;磁控溅射技术可以获得平整的表面,但离化率和沉积速率都相对较低。

  目前,两种技术都在不断向前发展。磁控溅射技术也在不断进展,闭合磁场非平衡磁控溅射技术能够大幅度提高离化率,成为磁控溅射膜层质量提升的关键。随着中频孪生磁控技术和非平衡磁控溅射技术的结合,磁控溅射技术已经能够获得与电弧技术相当的优质膜层。

  未来随着工业需求的不断增加,对硬质涂层的要求也将愈发严格。未来的涂层将有两大趋势:超硬涂层和低摩擦系数涂层。

  1、超硬涂层

  超硬涂层一般是指维氏硬度在40GPa以上的硬质涂层。主要有:

  1)金刚石涂层(硬度为50-100GPa,与晶体取向有关)

  2)立方氮化硼(e-BN)涂层(硬度为50-80GPa)

  3)类金刚石涂层(DLC,因工艺不同硬度可在10GPa-60GPa的宽广范围内变动)

  4)碳氮涂层(CNx,硬度可达15GPa-50GPa)

  5)纳米复合涂层和纳米多层涂层(TiN/NbN纳米多层涂层硬度为51GPa,TiYN/VN纳米层涂层硬度高达78GPa)

  2、低摩擦系数涂层

  低摩擦系数涂层主要包括钼基涂层(二硫化钼),和碳基涂层(金刚石、类金刚石、碳氮涂层等),摩擦系数均可达到0.1以下。

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