PVD涂层刀具铣削45钢磨损机理分析

采用PVD涂层硬质合金刀具对45钢材料进行切削加工实验,研究其磨损机理。采用不同Ti, Al比例的TiAl金属靶材制备TiAlN和AlTiN涂层,同时延长AlTiN涂层时间;通过TiSi金属靶材实现Si的掺杂并制备TiAlSiN涂层,进一步提高涂层的硬度和自润滑性。结果表明,在铣削45钢时,刀具前刀面出现涂层崩缺、黏结、微裂纹和崩刃等磨损形式,刀具后刀面出现黏结层、条纹、崩刃、凹坑等磨损形式。PVD涂层刀具的磨损机理主要为黏结磨损、磨粒磨损、扩散磨损和氧化磨损。

PVD技术在智能电动汽车上的创新运用

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点、工艺流程、相关设备等,研发了多种PVD技术并将其创新应用于智能电动汽车,包括:(1)取代电镀工艺;(2)应用于智能驾驶ACC系统中。研究表明,PVD技术可以取代传统高污染、高耗能、高耗水的电镀工艺;可创新应用在智能驾驶ACC系统的设计中,使产品具备炫酷的外观效果和雷达波穿透功能。

转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。

新型PVD刀具切削排水板试验研究

基于隧道工程中排水板清障工程,设计一种新型的PVD刀具,并开展对排水板的切削试验。试验结果表明:PVD刀具可以对排水板倒下(状态1)和排水板竖立(状态2)下的排水板进行良好的切削;状态1的普遍切削受力未超过0.5 kN,拉断时的z向力为0.96 kN,状态2不同切深下的刀具受力变化较小,所有工况均超过0.5 kN。试验证明了新型PVD刀具可以应用于排水板切削清障工程中。

一种PVD涂层激光去除设备的设计

PVD(物理气相沉积)涂层是一种材料的表面处理技术。它广泛的应用在包括金属、合金和陶瓷材料的表面处理,可提高材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和装饰性等。PVD涂层可以根据应用分为两大类:功能性涂层和装饰性涂层。功能性涂层主要用于延长材料的使用寿命并提高其整体性能,而装饰性涂层则用于改善零件的外观。本文介绍一种PVD涂层激光去除设备,可有效去除多层涂层,无机械损伤,具备绿色环保,无介质、无化学试剂,无二次污染物等优点,实现激光退镀“光过无痕”。

用于PVD电源的新型三相LCC变换器

PVD直流等离子体电源在电源领域属于特种应用产品,广泛应用于集成电路制造中的金属及非金属材料溅射镀膜。针对集成电路制造产业中对PVD直流等离子体电源的应用需求,本文提出一种用于PVD电源的新型三相LCC变换器。

不同等离子气比例对PS-PVD射流及涂层结构影响研究

等离子物理气相沉积(PS-PVD)一般采用高氦气流量和高喷枪输入功率的工艺,获得具备优异性能的柱状/准柱状结构热障涂层。研究了低氦气流量和低喷枪输入功率条件下,沉积位置对应等离子射流中心的能量变化规律,及对涂层微结构的影响。结果表明:采用适配工艺优化的氧化锆粉体材料,在90 L/min等离子气总流量条件下,Ar/He体积比从1∶2调整至2∶1,氦气流量降低,均能获得准柱状结构涂层。Ar/He体积比1∶1条件下射流能量最高,此时He对等离子射流收束作用减弱,制备涂层的柱状晶厚度降低、柱状晶间冷凝颗粒增多,涂层沉积效率明显降低;总气流量120 L/min,Ar/He体积比2∶1,可获得液相沉积为主的致密涂层结构。结合各元素特征峰的光谱分析结果,ZrⅠ特征峰强度在Ar/He体积比1∶1条件下最高,之后随着Ar/He体积比降低,He对等离子射流气相的约束及对等离子射流的能量场的综合影响决定了涂层微结构特性。

国内PVD技术应用与研究现状

在总结目前国内商业应用刀具PVD技术的发展状况的基础上,介绍了国内纳米超硬薄膜的研究现状及特点;分析了国内当前PVD技术应用与研究所存在的问题,提出了研究、开发的新思路。

EB-PVD热障涂层对IC10合金力学性能的影响

采用电弧离子镀技术在IC10合金基体上制备NiCrAlYSi粘结层,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层。研究了YSZ热障涂层对IC10合金拉伸、持久、疲劳性能的影响。结果表明:IC10合金沉积YSZ热障涂层后,980℃/200MPa高温持久寿命与IC10合金相当;900℃高温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2、伸长率δ和断面收缩率ψ与基体相比,基本保持不变;室温抗拉强度σb、屈服强度σ0.2与基体相比稍有下降;800℃/447MPa疲劳寿命与基体合金相当。因此,IC10合金沉积TBCs涂层后,对IC10合金力学性能无明显影响,不影响合金的实际使用。

PVD陶瓷覆膜工艺对控压节流阀耐冲蚀性能影响研究

采用PVD陶瓷覆膜工艺对控压钻井节流阀阀芯表面处理,通过实验对比研究不同表面覆膜处理的阀芯耐冲蚀性能。结果表明,经过冲蚀后,Ti Al N涂层材料阀芯的质量损失约为Ti N涂层材料的1/3,Ti Al N涂层材料阀芯冲蚀最严重处表面轮廓损失约为Ti N涂层材料的1/2,Ti Al N涂层材料在提升控压钻井节流阀耐冲蚀性能和使用可靠性上较Ti N涂层材料优越。

摩擦力—划痕法评定PVD多层薄膜结合强度研究

采用摩擦力 -划痕法评定了 PVD Ag- Cu/Ti/stainless!steel双层薄膜的结合强度 ,测得其顶层与底层及底层与基体间的临界荷载值分别为 LC1、LC2 ,其中 LC1随膜厚的增加而减小 ,LC2 随膜厚的增加变化不大 ,且和Ti单层膜的 LC值相近。这与膜厚及膜内应力变化有关。实验结果表明 ,采用摩擦力 -划痕法评定多层薄膜结合强度有其独特的优点。可以确定多层膜中不同膜层的 LCi值 ,并以此来表征各层或某些层的结合强度值。

低温PVD法制备多组分超硬薄膜研究

对薄膜淀积的各种PVD技术和新型薄膜研究进展进行了综述 ,讨论了多组分硬质薄膜低温制备存在的问题 ,指出了解决的办法 ;归纳了影响多组分硬质薄膜在三维基体上均匀、均质淀积的因素 ,重点讨论了基体旋转与靶源配置问题 ;指出了用低温PVD法淀积多组分超硬薄膜研究方向。

PVD法及与电镀复合制备光纤腐蚀传感器的Fe-C合金敏感膜

用PVD法制备光纤腐蚀传感器 (FOCS)的Fe C合金敏感膜 ,在光纤纤芯上得到厚度大约 1 μm的Fe C合金膜 ,而且光信号对敏感膜的腐蚀信息有响应 .为了增加敏感膜的厚度 ,根据平面波导与圆柱波导的相似性 ,采用PVD与电镀复合的方法在平板石英玻璃上制备Fe C合金膜 ,研究该膜层的形貌、结构和在不同NaCl溶液中的耐蚀性 .结果表明 :复合制备的Fe C合金膜的结构和耐蚀性与普通碳钢近似 ,并初步监测了光信号对敏感膜腐蚀信息的响应 。

Kinetic Monte Carlo模拟PVD薄膜生长的算法研究

提出kinetic Monte Carlo模拟物理气相沉积(physical vapor deposition,简写为PVD)薄膜生长的新算法:用红黑树搜索实现跃迁路径选择及系统跃迁概率更新,通过比较红黑树搜索、线性查找、满二元树搜索的计算效率,综合分析了这3种方法的时间复杂度和空间复杂度。结果表明红黑树搜索优于其它两种搜索方法,模拟效率最高,更适合用于执行大系统的kinetic Monte Carlo模拟。

PVD-TiAlN和PVD-TiAlSiN涂层氮化硅刀具的切削性能研究

采用物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)工艺在氮化硅陶瓷刀具表面分别沉积Ti Al N和Ti Al Si N涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)研究Ti Al N和Ti Al Si N涂层表面形貌和微观结构,X射线衍射仪(XRD)研究涂层晶体结构,显微硬度计表征涂层硬度。采用Ti Al N和Ti Al Si N涂层氮化硅刀具对灰铸铁进行连续干切削试验,分别研究Ti Al N和Ti Al Si N涂层对刀具寿命、磨损性能的影响,并探讨涂层刀具磨损机理。实验结果表明:Ti Al Si N涂层晶粒比Ti Al N涂层细小,从而具有更高的表面硬度。Ti Al N涂层可将氮化硅陶瓷刀具寿命提高50%左右,Ti Al Si N涂层可将刀具寿命提高1倍。切削过程中,Ti Al N涂层刀具在磨损初期的主要磨损机理是磨粒磨损和少量粘结磨损,而后转为严重的粘结磨损;而Ti Al Si N涂层刀具主要的磨损机制为磨粒磨损和粘结磨损。

刀具 PVD 涂层技术的发展

介绍了刀具ＰＶＤ涂层技术和材料的发展现状及趋势，指出在进一步开发新型超硬涂层的同时，具有良好应用前景的软涂层已成为研究开发的另一热点。

普通碳钢的一种PVD镀膜及其耐蚀性研究

为了提高水力喷射压裂中喷嘴的耐蚀耐磨性,使用普通碳钢进行PVD镀膜,研究了3种镀膜试样的表面物理性能和脉冲负偏压的影响,采用失重法、电化学法和XRD等测试了PVD镀膜的耐蚀性。结果表明:脉冲负偏压在–400～–700 V,镀层的沉积速率和显微硬度随负偏压的增大而降低,膜基结合力先增加后减小;在高流速下,3种试样均表现出良好的耐磨蚀性,模拟地层水流速为6 m/s时,碳钢的磨蚀速率是镀膜试样的4倍;单因素条件下,3种镀膜的腐蚀速率随Cl浓度增加先增加后减小,随pH值增加而减小;3种镀膜中AlCrN(厚)镀膜的耐蚀性最佳,这与镀膜的致密性和牺牲阳极保护作用有关。

入射角度对PVD Ni薄膜微观结构的影响

采用动态蒙特卡罗(kinetic Monte Carlo,简称KMC)方法研究物理气相沉积(physical vapor deposition,简称PVD)制备Ni薄膜过程中入射角度对薄膜微观结构的影响。该KMC模型中既包括入射原子与表面之间的碰撞,又包括被吸附原子的扩散。模拟中用动量机制确定被吸附原子在表面上的初始构型,用分子稳态(molecular statics,简称MS)计算方法计算扩散模型中跃迁原子的激活能。对于模拟结果,采用表面粗糙度和堆积密度作为沉积构型评价指标。研究结果表明:当沉积速率是5μm/min,基板温度是300K和500K时,表面粗糙度和堆积密度曲线在入射角度等于35?时出现拐点;入射角度小于35?时,入射角度增大对表面粗糙度增加和堆积密度减小的影响很少;但是入射角度大于35?时,随入射角度增大表面粗糙度迅速增加、堆积密度迅速减小。另外,当基板温度是300K时,入射角度对薄膜微观结构的影响程度大于基板温度为500K时的影响程度。说明高基板温度促使原子更加充分地扩散,从而能削弱自阴影效应的作用。但是,在保证足够高基板温度和合理沉积速率的情况下,入射角度过大同样不利于致密结构形成。

EB-PVD梯度热障涂层的热循环失效机制

研究了一种新型梯度结构的ＥＢ－ＰＶＤ（电子束物理气相沉积）热障涂层的热循环性能，并分析了涂层的失效机制结果表明，由于ＮＩＣｏＣｒＡｌＹ粘结层以及在粘结层上形成的 ＮｉｓＡｌ薄层发生了选择性氧化，从而在粘结层和梯度过渡层之间形成了一层Ａｌ２Ｏ３层、随着热循环时间增长， Ａｌ２Ｏ３层不断增厚，而且在热循环应力作用下，涂层最终沿Ａｌ２Ｏ３层内部断裂失效．

模具PVD涂层值得关注的几个问题

PVD涂层近年来在模具行业的应用越来越多,涂层时必须考虑使用条件、模具材料、热处理工艺等因素。根据多年涂层行业的工作经验,认为保证模具涂层后基体仍具有高的硬度至关重要,归纳了拉伸模具、剪切模具、铝合金压铸模具和汽车冷镦模具等涂层时应该注意的关键技术问题。