1. 真空涂層技術(shù)的發(fā)展 C7f*Q[  
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真空涂層技術(shù)起步時(shí)間不長，國際上在上世紀(jì)六十年代才出現(xiàn)將CVD(化學(xué)氣相沉積)技術(shù)應(yīng)用于硬質(zhì)合金刀具上。由于該技術(shù)需在高溫下進(jìn)行(工藝溫度高于1000℃)，涂層種類單一，局限性很大，因此，其發(fā)展初期未免差強(qiáng)人意。 3(nnN[?N,5  
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到了上世紀(jì)七十年代末，開始出現(xiàn)PVD(物理氣相沉積)技術(shù)，為真空涂層開創(chuàng)了一個(gè)充滿燦爛前景的新天地，之后在短短的二、三十年間PVD涂層技術(shù)得到迅猛發(fā)展，究其原因，是因?yàn)槠湓谡婵彰芊獾那惑w內(nèi)成膜，幾乎無任何環(huán)境污染問題，有利于環(huán)保；因?yàn)槠淠艿玫焦饬痢⑷A貴的表面，在顏色上，成熟的有七彩色、銀色、透明色、金黃色、黑色、以及由金黃色到黑色之間的任何一種顏色，可謂五彩繽紛，能夠滿足裝飾性的各種需要；又由于PVD技術(shù)，可以輕松得到其他方法難以獲得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂層、復(fù)合涂層，應(yīng)用在工裝、模具上面，可以使壽命成倍提高，較好地實(shí)現(xiàn)了低成本、高收益的效果；此外，PVD涂層技術(shù)具有低溫、高能兩個(gè)特點(diǎn)，幾乎可以在任何基材上成膜，因此，應(yīng)用范圍十分廣闊，其發(fā)展神速也就不足為奇。真空涂層技術(shù)發(fā)展到了今天還出現(xiàn)了PCVD(物理化學(xué)氣相沉積)、MT-CVD(中溫化學(xué)氣相沉積)等新技術(shù)，各種涂層設(shè)備、各種涂層工藝層出不窮，如今在這一領(lǐng)域中，已呈現(xiàn)出百花齊放，百家爭鳴的喜人景象。 wQ~]VVRN  
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與此同時(shí)，我們還應(yīng)該清醒地看到，真空涂層技術(shù)的發(fā)展又是嚴(yán)重不平衡的。由于刀具、模具的工作環(huán)境極其惡劣，對薄膜附著力的要求，遠(yuǎn)高于裝飾涂層。因而，盡管裝飾涂層的廠家已遍布各地，但能夠生產(chǎn)工模涂層的廠家并不多。再加上刀具、模具涂層售后服務(wù)的欠缺，到目前為止，國內(nèi)大多數(shù)涂層設(shè)備廠家都不能提供完整的刀具涂層工藝技術(shù)(包括前處理工藝、涂層工藝、涂后處理工藝、檢測技術(shù)、涂層刀具和模具的應(yīng)用技術(shù)等)，而且，它還要求工藝技術(shù)人員，除了精通涂層的專業(yè)知識(shí)以外，還應(yīng)具有扎實(shí)的金屬材料與熱處理知識(shí)、工模涂層前表面預(yù)處理知識(shí)、刀具、模具涂層的合理選擇以及上機(jī)使用的技術(shù)要求等，如果任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)給使用者產(chǎn)生使用效果不理想這樣的結(jié)論。所有這些，都嚴(yán)重制約了該技術(shù)在刀具、模具上的應(yīng)用。 ruyQ}b:zS  
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另一方面，由于該技術(shù)是一門介乎材料學(xué)、物理學(xué)、電子、化學(xué)等學(xué)科的新興邊緣學(xué)科，而國內(nèi)將其應(yīng)用于刀具、模具生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的為數(shù)不多的幾個(gè)骨干廠家，大多走的也是一條從國外引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和工藝技術(shù)的路子，尚需一個(gè)消化、吸收的過程，因此，國內(nèi)目前在該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)力量與其發(fā)展很不相稱，急需奮起直追。 .}uri1k"@k  
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2. PVD涂層的基本概念及其特點(diǎn) $o9@ ?2  
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PVD是英文“Physical Vapor Deposition”的縮寫形式，意思 是物理氣相沉積。我們現(xiàn)在一般地把真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍等都稱為物理氣相沉積。 =BJe}AV  
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較為成熟的PVD方法主要有多弧鍍與磁控濺射鍍兩種方式。多弧鍍設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，容易操作。它的離子蒸發(fā)源靠電焊機(jī)電源供電即可工作，其引弧的過程也與電焊類似，具體地說，在一定工藝氣壓下，引弧針與蒸發(fā)離子源短暫接觸，斷開，使氣體放電。由于多弧鍍的成因主要是借助于不斷移動(dòng)的弧斑，在蒸發(fā)源表面上連續(xù)形成熔池，使金屬蒸發(fā)后，沉積在基體上而得到薄膜層的，與磁控濺射相比，它不但有靶材利用率高，更具有金屬離子離化率高，薄膜與基體之間結(jié)合力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。此外，多弧鍍涂層顏色較為穩(wěn)定，尤其是在做TiN涂層時(shí)，每一批次均容易得到相同穩(wěn)定的金黃色，令磁控濺射法望塵莫及。多弧鍍的不足之處是，在用傳統(tǒng)的DC電源做低溫涂層條件下，當(dāng)涂層厚度達(dá)到0.3μm時(shí)，沉積率與反射率接近，成膜變得非常困難。而且，薄膜表面開始變朦。多弧鍍另一個(gè)不足之處是，由于金屬是熔后蒸發(fā)，因此沉積顆粒較大，致密度低，耐磨性比磁控濺射法成膜差。 ^FVmP d*1  
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可見，多弧鍍膜與磁控濺射法鍍膜各有優(yōu)劣，為了盡可能 地發(fā)揮它們各自的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，將多弧技術(shù)與磁控技術(shù)合而為一的涂層機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在工藝上出現(xiàn)了多弧鍍打底，然后利用磁控濺射法增厚涂層，最后再利用多弧鍍達(dá)到 最終穩(wěn)定的表面涂層顏色的新方法。 2?v }w<Ydl  
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大約在八十年代中后期，出現(xiàn)了熱陰極電子槍蒸發(fā)離子鍍、熱陰極弧磁控等離子鍍膜機(jī)，應(yīng)用效果很好，使TiN 涂層刀具很快得到普及性應(yīng)用。其中熱陰極電子槍蒸發(fā)離子鍍，利用銅坩堝加熱融化被鍍金屬材料，利用鉭燈絲給工件加熱、除氣，利用電子槍增強(qiáng)離化率，不但可以得到厚度3~5μm的TiN 涂層，而且其結(jié)合力、耐磨性均有不俗表現(xiàn)，甚至用打磨的方法都難以除去。但是這些設(shè)備都只適合于TiN涂層，或純金屬薄膜。對于多元涂層或復(fù)合涂層，則力不從心，難以適應(yīng)高硬度材料高速切 削以及模具應(yīng)用多樣性的要求。 -yTIv*y  
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目前，一些發(fā)達(dá)國家(如德國CemeCon、英國ART-TEER、瑞士Platit)在傳統(tǒng)的磁控濺射原理基礎(chǔ)上，用非平衡磁場代替原先的平衡磁場、50KHz 的中頻電源代替原來的直流電源、脈沖電源取代以往的直流偏壓，采用輔助陽極技術(shù)等，使磁控濺射技術(shù)逐步成熟，已大批量應(yīng)用在工模涂層上，現(xiàn)在已穩(wěn)定生產(chǎn)的涂層主要有 TiAlN、AlTiN、TiB2、DLC、CrN，我國廣東、江蘇、貴州、株洲等地也已陸續(xù)引進(jìn)此種設(shè)備，大有星火燎原之勢。 Hl'AnxE  
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3. 現(xiàn)代涂層設(shè)備(均勻加熱技術(shù)、溫度測量技術(shù)、非平衡磁控濺 射技術(shù)、輔助陽極技術(shù)、中頻電源、脈沖技術(shù)) 現(xiàn)代涂層設(shè)備主要由真空室、真空獲得部分、真空測量部分、電源供給部分、工藝氣體輸入系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)部分、加熱及測溫部件、離子蒸發(fā)或?yàn)R射源、水冷系統(tǒng)等部分組成。 7$t['2j3  
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3.1 真空室 Oamz>Hplu  
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涂層設(shè)備主要有連續(xù)涂層生產(chǎn)線及單室涂層機(jī)兩種形式，由于工模涂層對加熱及機(jī)械傳動(dòng)部分有較高要求，而且工模形狀、尺寸千差萬別，連續(xù)涂層生產(chǎn)線通常難以滿足要求，須采用單室涂層機(jī)。 ^HtB!Xc  
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3.2 真空獲得部分 ~jmI`X/  
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在真空技術(shù)中，真空獲得部分是重要組成部分。由于工模件涂層高附著力的要求，其涂層工藝開始前背景真空度最好高于6mPa，涂層工藝結(jié)束后真空度甚至可達(dá)0.06mPa以上，因此合 理選擇真空獲得設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高真空度至關(guān)重要。 pd& HC  
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就目前來說，還沒有一種泵能從大氣壓一直工作到接近超高真空。因此，真空的獲得不是一種真空設(shè)備和方法所能達(dá)到的，必須將幾種泵聯(lián)合使用，如機(jī)械泵、分子泵系統(tǒng)等。 j)Kd'Va  
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3.3 真空測量部分 lC,~_Yb  
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真空系統(tǒng)的真空測量部分，就是要對真空室內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行測量。像真空泵一樣，沒有一種真空計(jì)能測量整個(gè)真空范圍，人們于是按不同的原理和要求制成了許多種類的真空計(jì)。 %+<1X?;,Fq  
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3.4 電源供給部分 8V9OMOt!  
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靶電源主要有直流電源(如MDX)、中頻電源(如美國AE公司生產(chǎn)的PE、PEII、PINACAL)；工件本身通常需加直流電源(如MDX)、脈沖電源(如美國AE公司生產(chǎn)的PINACAL+)、或射頻電源(RF)。 K5\l (BB  
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3.5 工藝氣體輸入系統(tǒng) ;sq