化学气相沉积技术在冷拔模具上的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术网整理 作者:剑气书生

一、概况

化学气相沉积(CVD)技术是近年来国际上发展和应用较广的一门先进技术,尤其在电子、半导体、机械、仪表、宇航等领域的应用发展极其迅速。所谓化学气相沉积(简称CVD),就是利用化学反应的原理,从气相物质中析出固相物质沉积于工作表面形成镀层薄膜的新工艺。通常使用的涂层有:TiC、TiN、Ti(C.N)、Gr7O3、Al2O3等。以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数,高的抗磨能力,高的抗接触疲劳能力,高的表面强度,保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。

该项技术在冷拔模具上的推广应用,对传统的冷拔模具的制造是个突破。原来模具的抗磨能力,抗接触疲劳能力及摩擦系数等机械性能是靠模芯材料来实现的,采用该技术后,基体材料的这些性能已为涂层所替代。

二、工艺特点

1. 由于CVD技术用于模具表面处理,大大增强了模具基体的强度,故采用硬质合金模具冷拔时的工况须稳定,减少冲击因素,以免模具崩裂。

2. CVD硬质深层只有10μm厚,带来了模具无法重磨的矛盾,因此在制模前要预计模芯镶套,以及材料拉拔过程中反弹等影响尺寸精度等因素。

3. TiN涂层置于空气下,升温至600℃开始氧化,并随温度升高,时间增加氧化愈严重,被氧化的深层将失去抗磨、抗粘结等性能,从而影响模具的寿命,因此CVD模具镶套宜采用冷压配的方法,若采用热镶套,温度应控制在600℃以下。

三、应用情况

1. 目前主要对高速连续拉拔模具、不锈钢和小规格的异型模具所用YG8硬质合金模芯进行高温气相沉积(900℃~1050℃),主要沉积物为TiC、Ti(C.N)、TiN三种复合涂层。其中与硬质合金直接接触的是TiC沉积,它与基体有良好的结合强度,厚4μm;中间一层为Ti(C.N)沉积,厚4μm;表面一层为TiN沉积,呈金黄色,厚2μm。

2. CVD技术用于冷拔模具,在型钢拉拔过程中,效果是十分明显的,主要表现在:模具寿命提高,一般情况下,比未经CVD处理模具寿命提高3倍以上,润滑条件大为改善,尤其在高速拔制和不锈钢材料拔制,效果尤为明显;模具耐磨性好,产品尺寸稳定,摩擦系数低,拔制力下降。

目前CVD技术主要对硬质合金模具进行表面处理,今后趋势是以模具钢来替代硬质合金。此类模具的综合性能将更为完美。

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