涂層類型 | 外觀顏色 | 顯微硬度(HV) | 涂層結合力(N) | 服役溫度(℃) | 主要應用 |
TiN | 金黃色 | 2900-3200 | ≥50 | 600℃ | 應用于普通刀具、注塑模具及標準件、汽車零部件、醫療器械、食品行業、微電子工業等 |
CrN | 銀白色 | 2200-2500 | ≥50 | 700℃ | 滑動摩擦部件、汽車零部件、注塑模具型腔及高鏡面模具等 |
TiCN | 玫瑰金 | 3200-4500 | ≥50 | 400℃ | 高端裝飾領域;刀具等切削工具領城 |
CrAlN | 黑灰色 | 2900-3800 | ≥50 | 1100℃ | 合金及不銹鋼加工刀具、硬質合金及高速鋼滾齒刀、各類沖壓、擠壓、注塑模具及其他涉及耐磨、耐沖擊、耐腐蝕領域,適合用于干式切削 |
TiAlN | 煙灰色 | 3200-4000 | ≥50 | 900℃ | 應用于普通刀具、注塑模具及標準件、汽車零部件等 |
TiAlSiN | 古銅色 | 3200-3800 | ≥50 | 1100℃ | 較高的硬度、優異的高溫抗氧化性、良好的熱穩定性和耐磨性,適合刀具等行業應用 |
PVD 鍍膜的氮化物涂層是在高真空環境下,通過物理方法將氮化物源材料氣化后,使其原子或分子沉積在工件表面形成的一層高性能涂層。這種工藝過程高度精密且可控,能夠確保涂層與工件之間形成牢固的附著力,同時調控涂層的厚度、成分和微觀結構,以滿足不同應用場景的多樣化需求。
與傳統的表面處理方法相比,PVD 鍍膜技術具有顯著的優勢。它是一種干式處理工藝,避免了化學鍍液帶來的環境污染問題,符合當今綠色制造的發展理念。而且,PVD 鍍膜能夠在較低的溫度下進行,這對于一些對溫度敏感的材料(如精密機械零件、塑料制品等)尤為重要,可有效防止工件變形和材料性能劣化,從而拓寬了涂層技術的應用范圍。
二、涂層性能
超強硬度與耐磨性:氮化物涂層(如 TiN、CrN、AlTiN 等)具備出色的硬度,其硬度值往往遠超傳統的電鍍層和普通金屬材料。這使得經過涂層處理的刀具、模具、機械零部件等在切削、沖壓、摩擦等工況下,高耐磨性能,顯著延長了使用壽命,降低了生產過程中的更換成本和停機時間,提高了生產效率和經濟效益。例如,在金屬切削加工中,涂覆 AlTiN 涂層的刀具能夠承受更高的切削溫度和切削力,其刀具壽命可比未涂層刀具提高數倍甚至十幾倍,有效減少了刀具的頻繁更換,提升了加工精度和表面質量。
良好的化學穩定性:氮化物涂層具有良好的耐腐蝕性,能夠有效抵御酸、堿、鹽等腐蝕性介質的侵蝕,為金屬制品提供可靠的防護屏障。在海洋工程、化工設備、汽車零部件等領域,氮化物涂層的應用顯著提高了產品在惡劣環境下的服役壽命。例如,在汽車發動機的活塞環、氣門等部件上涂覆 CrN 涂層,不僅能夠增強其耐磨性,還能有效防止高溫燃氣和潤滑油中的腐蝕性成分對部件的侵蝕,確保發動機的穩定運行和可靠性。
低摩擦系數:許多氮化物涂層具有較低的摩擦系數,這使得涂層表面更加光滑,減少了運動部件之間的摩擦阻力和能量損耗,降低了設備的運行噪音和發熱現象,提高了設備的傳動效率和整體性能。在精密機械、航空航天、醫療器械等領域,低摩擦系數的氮化物涂層對于提高運動部件的精度、可靠性和使用壽命具有重要意義。例如,在醫療器械的關節部位涂覆具有低摩擦系數的氮化物涂層,能夠使關節運動更加順暢,減少磨損產生的微粒對人體的潛在危害,同時提高醫療器械的操作手感和使用壽命。
高溫穩定性:部分氮化物涂層(如 AlTiN、TiAlN 等)在高溫環境下表現出優異的穩定性,能夠保持其硬度、耐磨性和化學穩定性等性能,使其在高溫切削、高溫成型等加工工藝以及航空發動機葉片、燃氣輪機葉片等高溫部件上具有廣泛的應用前景。這些涂層能夠承受高達數百度甚至上千度的高溫,有效保護基體材料免受高溫氧化和磨損的損害,為高溫工業領域的技術進步提供了有力支持。
三、廣泛應用領域
切削刀具行業:各類刀具(如鉆頭、銑刀、車刀、絲錐等)通過涂覆氮化物涂層,能夠大幅提升切削性能和刀具壽命,滿足不同材料(如鋼材、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等)的高速、高效切削加工需求,廣泛應用于航空航天、汽車制造、模具加工、機械加工等眾多制造業領域。
模具制造領域:注塑模具、壓鑄模具、沖壓模具等涂覆氮化物涂層后,可有效抵抗塑料熔體、金屬液的沖刷和磨損,降低模具表面的粘附力,提高脫模性能,同時增強模具的耐腐蝕性,延長模具的使用壽命,降低模具的維護成本和生產成本,提高產品的表面質量和尺寸精度,在塑料制品、汽車零部件、電子電器等行業中發揮著重要作用。
汽車工業:汽車發動機的關鍵部件(如活塞、活塞環、氣門、曲軸等)、變速器齒輪、制動系統部件以及車身裝飾件等均可受益于氮化物涂層技術。涂層能夠提高部件的耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能,降低摩擦損失,提高燃油經濟性和汽車的整體性能,同時還能增強車身裝飾件的外觀質感和耐久性,滿足汽車輕量化、高性能和長壽命的發展需求。
醫療器械領域:手術器械、植入式醫療器械(如關節假體、牙科種植體等)以及醫療器械的精密傳動部件等對材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蝕性有嚴格要求。氮化物涂層不僅能夠滿足這些性能需求,還能通過優化表面性能提高醫療器械的操作性能和使用壽命,為醫療事業的發展提供了有力的技術支持。
電子電器行業:電子設備的散熱片、接插件、芯片封裝模具等部件涂覆氮化物涂層后,可提高其散熱性能、導電性和耐磨性,同時還能增強其耐腐蝕性和抗氧化性能,確保電子電器產品在復雜環境下的穩定運行和長期可靠性,滿足電子信息產業高速發展的需求。
注明:以上數據來源于安徽純源鍍膜科技有限公司- 材料實驗室檢測數據