纳米涂层技术

纳米涂层技术纳米涂层技术 一 纳米材料与纳米涂层简介一 纳米材料与纳米涂层简介 1 什么是纳米材料 什么是纳米材料 1 纳米 nanometrer 是一个度量单位 1 纳米 nm 等于 10 9米 2 纳米材料 nano material 就是指用直径达到纳米级 1 100nm 的微小粒子制成 的各种材料 2 2 为何纳米材料的性能比普通材料更优 为何纳米材料的性能比普通材料更优 当构成物质的颗粒尺寸进入纳米尺度 特别是几个纳米时 因其内部粒子间的结 构形态将发生根本性变化 从而使得一系列的物理性能都更加优化 甚至发生本 质上的变化 比如硬度 韧性 耐热性 防腐性能等等 3 纳米涂层 也称纳米薄膜 纳米涂层 也称纳米薄膜 纳米薄膜具有的光 电 热以及机械方面的性能等方面的独特功能 第二章 我们的纳米涂层第二章 我们的纳米涂层 1 我们的纳米涂层属于金属陶瓷材料 有金属和陶瓷双重特性 如下所述 我们的纳米涂层属于金属陶瓷材料 有金属和陶瓷双重特性 如下所述 1 涂层硬度极高 是刀具 模具钢材硬度的 3 倍以上 甚至可达 4000HV 以上 陶 瓷特性 2 涂层细腻光滑 与钢材之间的摩擦系数小 陶瓷特性 3 涂层与金属不易粘黏 可以防止积屑 提高被加工件表面质量 陶瓷特性 4 良好的韧性 耐冲击 耐碰撞 可用于冲压模具 金属特性 5 良好的热稳定性 部分涂层甚至可以承受 1000 以上的工作温度 陶瓷特性 6 涂层晶粒极其微小 结构极为紧密 故有良好的耐酸碱腐蚀性能 7 涂层无毒无害 且环保 可用于医疗器械 人工环节食品加工的刀工具 例如 果 汁刀片机 等 8 可导电 导磁 金属特性 2 应用中表现出的优点主要有 应用中表现出的优点主要有 1 刀具 模具的耐磨性大大增强 使用寿命提高 3 10 倍 甚至更高 使得客户成本 大大降低 2 减少换刀 修模的时间 提高生产效率 3 产品表面质量提高 且不良率下降 4 涂层的厚度很薄 仅为 3 m 左右 0 0003mm 故一般不会影响刀具 模具的尺寸 精度 三 涂层特性表三 涂层特性表 镀膜种类性质优点应用领域 TiNTiN 氮化钛 颜色 金色 硬度 2300HV 摩擦系数 0 23VSNI 最高工作温度 580 减小摩擦力 可低温涂层 避免刀口积屑现象 通用性涂层 可广泛应用于切削刀 具 五金模具 冲具 塑胶模具以及零组件 TiCNTiCN 氮碳化钛 颜色 灰色 硬度 3300HV 摩擦系数 0 21VSNI 最高工作温度 450 表面光滑 高表面温度 避免刀口积屑现象 适合重切削 常用于高速钢铣刀 尤其波刃刀 丝 攻 滚刀加工不锈钢 镀锌板等粘性材料的 拉伸模具等 纳米涂层技术纳米涂层技术 ALTiNALTiN 铝氮化钛 颜色 紫黑色 硬度 3400HV 摩擦系数 0 33VSNI 最高工作温度 800 高热稳定性 可高速 干式切削 常用于硬质合金刀具 也用于高速钢模具 适合不锈钢钻 铣 冲加工 以及高温加 工 四 涂层应用推荐表四 涂层应用推荐表 推荐涂层推荐涂层 类别类别细类细类工具材料工具材料被加工材料被加工材料 优先考虑优先考虑可选可选 普通钢铁普通钢铁 TiNTiNTiCNTiCN 不锈钢等不锈钢等 TiCNTiCNTiNTiN 铣刀 丝攻 钻头 锯片 铣刀 丝攻 钻头 锯片 滚刀 拉刀等滚刀 拉刀等 高速钢高速钢 铜 镁铝合金铜 镁铝合金 等等 Cro G Cro G TiCNTiCN 普通钢铁普通钢铁 ALTiNALTiNTiNTiN 硬度 硬度 50HRC50HRC 的淬火钢的淬火钢 Altimax Altimax 白金铝钛白金铝钛 ALuwa ALuwa DLCDLC 铝钛铝钛 铸铁铸铁 TiCNTiCNALTiNALTiN 不锈钢 钛合不锈钢 钛合 金等金等 ALTiNALTiNTiCN TiNTiCN TiN 刀具刀具 铣刀 钻头 锯片 舍弃铣刀 钻头 锯片 舍弃 式刀片 丝攻等式刀片 丝攻等 硬质合金硬质合金 铜合金 镁铝铜合金 镁铝 合金等合金等 Cro G Cro G ALTiNALTiN 普通钢铁普通钢铁 TiNTiNTiCNTiCN 不锈钢等不锈钢等 TiCNTiCNTiNTiN精冲 冲棒 小冲裁模 精冲 冲棒 小冲裁模 折弯模折弯模 高速钢高速钢 SKD11 SKD11 铜 镁铝合金铜 镁铝合金 等等 Crotac Crotac TiCNTiCN 普通钢铁普通钢铁 不不 锈钢锈钢 镀锌钢镀锌钢 板等板等 TiCNTiCNTiNTiN 拉伸模 冲压模拉伸模 冲压模 高速钢高速钢 硬质合金硬质合金 锌合金 银锌合金 银 Aluwa Aluwa DLCDLC 铝钛铝钛 TiCNTiCN 中型冲压 拉伸模具 直中型冲压 拉伸模具 直 径约径约 200200 左右 左右 SKD11 SKD11 高速钢高速钢 普通钢铁普通钢铁 不不 锈钢锈钢 镀锌钢镀锌钢 板等板等 Crotac Crotac TiCN TiCN TiNTiN Ralox Ralox 冲压模具冲压模具 大型冲压 拉伸模具 直大型冲压 拉伸模具 直 径约径约 350350 以上 以上 SKD11SKD11 普通钢铁普通钢铁 不不 锈钢锈钢 镀锌钢镀锌钢 板等板等 Ralox Ralox TiCN TiNTiCN TiN 塑胶模具塑胶模具 S136S136 SKD61SKD61 NAK80NAK80 等等 如如 PVCPVC 有腐 有腐 蚀性 蚀性 Cro G Cro G TiNTiN 纳米涂层技术纳米涂层技术 PPPP ABSABS 等等 TiNTiNCro G Cro G 有酸性的粉末有酸性的粉末 Crotac Crotac TiNTiN 粉末成型粉末成型 模具模具 硬质合金 硬质合金 HSSHSS SKD11SKD11 无酸性的粉末无酸性的粉末 TiNTiNCro G Cro G 零组件零组件活塞环 轴承等活塞环 轴承等碳钢碳钢 Cro G Cro G Medica Medica DLCDLC 五 对工件的要求五 对工件的要求 1 材质 材质 1 一般要求是金属材料 如模具钢 高速钢 硬质合金 不锈钢 铜 铝合金等 2 需要的工件必须能够承受至少 200 450 而不能熔化或碳化 故不能是塑胶 橡 胶 纸张 棉麻 木材等材料 3 工件要能导电 一般不能是陶瓷 玻璃等 2 钢件热处理回火温度 钢件热处理回火温度 1 对钢件热处理回火温度的要求 回火温度必须高于镀膜温度 因为如果工件回火温度低于镀膜温度 就会导致工 件材料硬度下降 下降程度会因具体材料和温度不同而不同 可能会是几度到 20 度以上 HRC 不论回火温度如何 我司在镀膜过程中只能选择比热处理回火温度更低的温度处 理 才能保证工件硬度不下降 一般的回火温度有 a 高温 500 以上 b 中温 350 左右 c 低温 200 左右 注 实际上 热处理厂可以根据不同的材料 不同的要求设计出不同温度参数 的回火工艺 并不单纯是上述几个数值 2 我司镀膜的温度 根据不同的要求 我司的镀膜温度可以作三种选择 a 高温 450 b 中温 320 c 低温 180 不同的镀膜温度镀的薄膜的特性会有些许差异 用 TiN 氮化钛 举例说明 a 颜色 高温镀的就会更金黄 光亮 低温镀的就会相对淡一些 b 耐磨性 低温镀的相对于高温镀的耐磨性要差一些 3 如何选择回火温度 无论何种材料 选择不同的回火温度所得到的硬度值一般是不一样的 如果在硬度 韧性等基本要求都可以满足的情况下 请尽量选择更高的回火温度 以便于我们镀膜处理可以选择更高的温度 以达到更佳的效果 并非任何材料都可以选择高温回火 因为有些材料选择高温回火比低温回火得到 的硬度值相处很多 甚至可能达到 20HRC 不同的材料 其热处理特性也是不同的 应如何选择适合的回火温度 最后咨询 您的热处理供应商 别忘了将您对工件硬度和需要镀膜的要求告诉他 纳米涂层技术纳米涂层技术 3 工件外形与镀面 工件外形与镀面 1 工件最大尺寸 细长件 长度 1000mm 圆柱形大模具 圆柱面未涂层重点 最大尺寸 460 1000mm 板状大模具 板的一面为涂层重点 最大尺寸 1000 长 460 宽 460 高 mm 2 工件上必须有不需要涂层的部位 如柄部 孔 螺纹 台阶等 以便于涂层中用 于支撑和固定工件 3 对于要求涂层的内孔 要求孔径 孔深 否则不能保证内孔深处涂层厚度和质量 4 为了保证使用重点面的涂层质量 客户须明确告知 使用重点部位 可镀可不镀 的部位 一定不能镀的部位 最好不要为追求美观而要求全镀 4 工件表面状况 工件表面状况 1 工件一定要是已经过精加工 完全成型并且是可用的 涂层是所有制作工序中的最 后一道工序 2 工件一定要做好防锈工作 如涂抹防锈油等 3 工件表面不能做渗碳 渗氮 氧化 TD 喷漆 电镀等处理 5 工件结构 工件结构 1 工件上不能有密闭的中空结构 因为密闭的空气受热后膨胀 其压力会引起爆裂 2 工件上如果有细长孔 缝隙 如喷水钻的注水孔 等 孔内或缝隙不能阻塞 否则 残留的油污等会影响镀膜 同理 塑胶模具试模后 残留的胶料要清理干净 3 镶嵌件 如果可用拆分的 就拆开镀 然后再组合使用 如果不开拆分的 要绝对 保证镶嵌内部不能有油污 否则会影响镀膜 4 焊接件 要注意两个问题 焊接材料能否承受 450 高温而不熔化 一旦熔化 会造成焊接和突出的异常 工件的精度是否允许焊接处在承受 450 高温的变形量 否则不宜做涂层 6 6 包装 包装 1 任何工件在交我司做涂层的运输途中 均需要有包装 且包装必须能保证工件的安 全 2 对于锋利刃具 如铣刀 丝攻 铰刀等 建议采用每只产品之间都有区隔的包装方 式 3 对于较重的大型件 如果采用快递或货运 一定要有足够强度的包装箱 以保证运 输途中不被损伤 六 六 PVDPVD 涂层与其他表面处理的比较涂层与其他表面处理的比较 1 1 CVDCVD 简介 简介 ChemicalChemical VaporVapor DepositionDeposition 化学气相沉积 化学气相沉积 1 将各种化学反应物质 如四氯化钛 TiCl4 和甲烷 CH4 等含碳气体 或其它 碳氮气体 蒸气等通入反应炉体内 在高温 900 1200 状态下 TiCl4 中的钛 Ti 和碳氢化合物中的碳 C 在模具表面进行化学反应 从而生成一层金属化 合物涂层碳化钛 TiC 利用不同的反应物 可得到不同的薄膜 如 TiN Ti CN CrC 等等 2 CVD 的优点 镀膜与基材的附着性优良 复杂的形状都可以处理 如深孔 内管 细缝等 3 CVD 的优点 纳米涂层技术纳米涂层技术 镀膜温度太高 对基材和反应设备的耐热性要求很高 很多工件难以承受 高温使基材尺寸变化和变形严重 故适于精密度高的工件 对于要求工件局部镀膜 难以实现 活泼性气体源的使用 制程中有爆炸 毒性气体泄漏等隐患 且对环境有污染 2 TD 简介 简介 Thermal Diffusion Coating Process 热扩散法碳化物覆层处理 热扩散法碳化物覆层处理 1 在空气炉或盐槽中放入一个耐热的坩埚 将硼砂放入坩埚加热熔化至 800 1200 然后加入相应的碳化物形成粉末 如钛 钡 铌 铬 再将钢或硬质合金工件放 入坩埚中浸渍保温 1 2 小时 加入元素将扩散至工件表面并与钢中的碳发生反应形 成碳化物层 如 VC 碳化钒 CrC 碳化铬 所得到的碳化物层具有很高的硬 度和耐磨性 2 TD 最主要适合于以下铬钢的工件 国际标准中国日本美国瑞典 Cr12MoV SKD11 SLD D2XW 41 160CrMoV12Cr12Mo1V1SKD11D2XW 42 100CrMoV5Cr5Mo1VSKD12A2XW 10 210Cr12Cr12SKD1D3XW 5 DC53 3 TD 的优点 覆层与基材的附着性优良 覆层的厚度较厚 4 TD 的缺点 处理温度太高 对基材的耐热性要求很高 很多工件难以承受 高温使基材尺寸变化和形变严重 故不适于精密度高的工件 对于要求工件局部镀膜 难以实现 覆层的厚度较厚 精密工件精度会受影响 覆层后表面状况较差 一般须作后处理 如抛光等 才可使用 3 电镀硬铬 电镀硬铬 Cr 简介 简介 1 用铬酐 硫酸和添加剂等配制成电镀液 将工件放入溶液中电镀金属铬沉积在工件 表面形成镀层 2 实际上所谓 镀硬铬 其铬层硬度并不比装饰铬层硬度高 只因其镀层较厚 故 能发挥其硬度高 耐磨的特点 故称镀硬铬 3 镀硬铬的优点 工件大小不受限制 镀层厚度较厚 可以适当弥补因加工超差的工件尺寸 成本较低 4 镀硬