硬質涂層的發展、現狀及未來
硬質涂層的市場隨著加工技術的更高要求而不斷擴大,在國內也具有越來越大的市場。硬質涂層在工具上的應用按照市場占有量的劃分主要為:刀具涂層70%,模具涂層25%,零部件涂層5%。硬質涂層技術主要有陰極電弧離子鍍技術和磁控濺射技術。電弧技術和磁控濺射技術的區別主要為:電弧技術可以獲得接近90%的離化率和較快的沉積速率,但存在液滴的問題;磁控濺射技術可以獲得平整的表面,但離化率和沉積速率都相對較低。
目前,兩種技術都在不斷向前發展。磁控濺射技術也在不斷進展,閉合磁場非平衡磁控濺射技術能夠大幅度提高離化率,成為磁控濺射膜層質量提升的關鍵。隨著中頻孿生磁控技術和非平衡磁控濺射技術的結合,磁控濺射技術已經能夠獲得與電弧技術相當的優質膜層。
未來隨著工業需求的不斷增加,對硬質涂層的要求也將愈發嚴格。未來的涂層將有兩大趨勢:超硬涂層和低摩擦系數涂層。
1、超硬涂層
超硬涂層一般是指維氏硬度在40GPa以上的硬質涂層。主要有:
1)金剛石涂層(硬度為50-100GPa,與晶體取向有關)
2)立方氮化硼(e-BN)涂層(硬度為50-80GPa)
3)類金剛石涂層(DLC,因工藝不同硬度可在10GPa-60GPa的寬廣范圍內變動)
4)碳氮涂層(CNx,硬度可達15GPa-50GPa)
5)納米復合涂層和納米多層涂層(TiN/NbN納米多層涂層硬度為51GPa,TiYN/VN納米層涂層硬度高達78GPa)
2、低摩擦系數涂層
低摩擦系數涂層主要包括鉬基涂層(二硫化鉬),和碳基涂層(金剛石、類金剛石、碳氮涂層等),摩擦系數均可達到0.1以下。