硬质薄膜技术的最新发展(3)

2010-01-26 杨林生 合肥工业大学机械与汽车工程学院

  ① 镀膜企业缺乏对薄膜制备工艺与薄膜性能关系的深入研究;

  ② 对薄膜制备辅助工艺,如清洗和后处理等的把关不严;

  ③ 国内镀膜设备在设计开发上与国外差距较大,尽管也有某些创新思路,但绝大多数设备制造商延续了原有的设计概念。对功能薄膜的制备机理缺乏深入研究,因此在设备的设计上存在盲目性。

  最近,对硬质薄膜制备机理的研究又成了热门话题,大专院校和科研机构的理论分析研究基本与国外同行接轨。由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”,其使用CVD 方法在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合薄膜,得到了制备纳米金刚石薄膜的成熟工艺并已实现产业化,使用寿命是硬质合金模具的10 倍以上;西安理工大学蒋百灵教授等多年来在利用非平衡磁控溅射技术制备CrTiAlN、Cr/C 等多种功能薄膜的研究也取得了一定的进展;此外,在真空技术网其它文章中所涉及对硬质膜层的研究,其结论显示采用CVD 或PVD 方法,在工模具表面沉积特定膜层可以大幅度提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性,成倍提高其使用寿命。

  针对国内硬质薄膜行业,下一步就是如何利用大专院校和科研机构的理论研究指导工业化生产及进一步进行新理论的研究,笔者认为院校与企业的有机结合将是其健康发展的一个捷径和双赢模式。

4、结论

  为满足各领域对薄膜表面力学、摩擦磨损、抗高温氧化以及抗腐蚀性能的新要求,薄膜制备技术正以日新月异的速度向前发展。

  ① 由于单一薄膜材料难以满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求,因此薄膜成分将趋于多元化、复合化;

  ② 为满足不同的切削加工要求,薄膜成分将更为复杂、更具针对性,薄膜制备工艺将向更合理的方向发展;

  ③ 在CVD 技术中,MTCVD 工艺将成为主流。这种薄膜制备条件向低温和高真空方向发展将成为一个趋势;

  ④ 在PVD 技术中,阴极电弧技术和磁控溅射技术在制备硬质薄膜时各有优势:利用阴极电弧技术制备硬质薄膜,有很高的效率且薄膜具有硬度高和良好的结合强度等特点;非平衡磁控溅射的优点在于拓宽等离子体区域,并利用离子轰击对基体和生长薄膜的作用取得高质量的薄膜;

  ⑤ 结合当前硬质薄膜技术日趋重要的地位和广泛的市场需求,国内各科研机构和生产企业在吸取国际上先进技术的基础上,发展拥有自主知识产权的工业化硬质薄膜应用技术和专利,对硬质薄膜业在我国的发展仍具有极大的现实意义。