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PVD还是CVD?如何更好地理解涂层的选择和应用?

日期:2020-09-20 22:13
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摘要: PVD和CVD是目前刀具和模具上在表面处理方面非常常用的处理方式,CVD是基于化学的气相沉积,而PVD是基于物理/气相沉积,由于他们在原理上有所区别,造成了其在*终涂层结果也不同,在应用上各有侧重 PVD相比CVD要薄,CVD的涂层厚度是10~20μm, 而PVD 的涂层厚度只有3~5μm 左右。PVD的处理温度大概在500℃左右,而CVD 的炉内温度在800~1000℃。由此可见,正因为温度很高,所以CVD 对其被处理的材料有耐高温的要求。我们在CVD 处理的刀具上几乎看不到除了硬质合金以外的其他材料,因为主流的切削材料中只...

      PVD和CVD是目前刀具和模具上在表面处理方面非常常用的处理方式,CVD是基于化学的气相沉积,而PVD是基于物理/气相沉积,由于他们在原理上有所区别,造成了其在*终涂层结果也不同,在应用上各有侧重


      PVD相比CVD要薄,CVD的涂层厚度是10~20μm, 而PVD 的涂层厚度只有3~5μm 左右。PVD的处理温度大概在500℃左右,而CVD 的炉内温度在800~1000℃。由此可见,正因为温度很高,所以CVD 对其被处理的材料有耐高温的要求。我们在CVD 处理的刀具上几乎看不到除了硬质合金以外的其他材料,因为主流的切削材料中只有硬质合金才能承受那么高的温度。

      除此之外,CVD涂层由于其厚度较厚,处理温度较高,在冷却时表面容易产生拉应力,从而形成细微的裂缝。这些裂缝在受到外力冲击的情况下( 譬如: 铣削) 容易扩展,一旦扩展到贯穿整个涂层时就会发生涂层剥落, 从而使刀具基体失去涂层的保护。所以,CVD涂层的刀具被大量应用在车削刀片上,因为车削在整个切削过程中,承受的切削力是均匀而且连续的,此时CVD涂层由于厚度带来的耐磨特性就会体现的很明显。


      反观,以铣削为代表的断续切削。在切削过程中,刀刃的不断切入切出冲击着涂层及刀具表面。PVD较低的处理温度(500℃左右),使它在冷却过程中会形成压应力而非拉应力,从而产生阻止裂缝生成及扩展的效果。另外,由于PVD 涂层厚度薄,对刀刃的几何形状改变不大,可以在很大程度上保留了刀刃的锋利程度也减小了切削力和切削热的产生。综上所述,可见PVD 更适用于断续的铣削加工的情况以及几乎所有的整体类刀具。

     

      公正地来讲,CVD与PVD相比,还有一个目前普通PVD 技术难以赶超的优势,即*常用的CVD 涂层材料——三氧化二铝(Al2O3)。三氧化二铝有着非常好的物理和化学稳定性,坚硬耐磨且成本极低,但由生成工艺上的掣肘使得其很难在普通PVD 上进行实现。当然由于PVD 在其它方面的诸多优点,同时由于其在涂层材料上近年来的不断扩展,它的性能已经在越来越多的方面逐渐优于CVD了。其目前在世界刀具市场上的占有率也从十几年前的20%~30% 逐步提高到现在超过50%。

PVC 与CVD涂层的比较

类别

沉积温度

涂层厚度

涂层表面状态

主要涂层材料

涂层结合材料

主要应用领域

物理/气相沉积PVC

500℃或更低;沉积温度低;基体硬度强度不降低

3-5um,涂层较薄,刃口锋利

涂层为压应力,有利于抑制裂缝的扩展,刃口可不做钝处理,表面致密粗糙度低

TiN TiCN TiALN

Al2O3 AlCrN

MoS2 WC/C

1.高速钢通用刀具:钻头、丝锥、立铣刀;2.高速钢精密复杂刀具:拉刀、齿轮刀具;3.整体硬质合金刀具;4.可转位螺纹刀片、切断、切槽刀片

化学气相沉积CVD

1000℃沉积温度高,基体强度硬度降低

10-20un或更厚,适合于开发多层膜涂层

涂层为拉应力,易生成裂缝,分口必须钝化处理,表面较粗糙

TiN TiCN TiC

Al2O3 ZrO2

1.硬质合金可转位刀片:车刀、铣刀片:2.金刚石涂层


文章来源:真空技术与设备网

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