PVD處理工藝原理及應用
來源:長辰實業 日期:2022-04-07
PVD(Physical Vapor Deposition),指利用物理過程實現物質轉移,將原子或分子由源轉移到基材表面上的過程。它的作用是可以使某些有特殊性能(強度高、耐磨性、散熱性、耐腐性等)的微粒噴涂在性能較低的母體上,使得母體具有更好的性能!
隨著汽車行業的飛速發展及工藝水平的提高,尤其是高強度板在汽車鈑金上的廣泛應用,冷作模具易發生變形、磨損、疲勞和斷裂等失效形式,嚴重影響了模具的使用壽命。在汽車模具領域,表面處理技術主要是解決沖壓件的拉傷問題,以及提高模具使用壽命。單傳統的TD、電鍍、熔射由于受變形量、鍍膜次數以及鍍膜均勻性的限制已不能滿足高速發展的需要。
決此類問題,在沖壓領域引進了一種新型表面處理工藝——PVD。PVD(Physical VaporDeposition)——物理氣相沉積,是指利用物理過程實現物質轉移,將原子或分子由源轉移到基材表面上的過程。它的作用是可以使某些有特殊性能(強度高、耐磨性、散熱性、耐腐性等)的微粒噴涂在性能較低的母體上,使得母體具有更好的性能。
PVD表面處理工藝的工作原理為:將要鍍膜處理的工件2置于真空容器1的電弧蒸發源3中,在高真空條件下,通過電弧蒸發源加熱使其蒸發,當蒸發分子的平均自由程大于真空室的線性尺寸以后,蒸汽的原子和分子從蒸發源表面溢出后,很少受到其他分子或原子的沖擊與阻礙,可直接到達工件基體表面上,遇有基體溫度較低,便凝結其上而成膜。
為了保證處理后的工件硬度和使用壽命,PVD處理技術對原材料有一定的要求。
(1)材質要求:高速鋼、預硬鋼、熱作模具鋼、工具鋼、冷作模具鋼。比如:T10A鋼、7SiCrMnMoV鋼、CrWMn鋼或Cr12Mo1V1等。
(2)熱處理要求:工具鋼、冷作模具鋼材經過三次500℃以上的高溫回火。
(3)尺寸要求:最大尺寸600mm×400mm×280 mm??讖?孔深比或槽寬/槽深比應大于1。
(4)其他要求:模具上必須有可供上掛夾持用的孔、螺紋孔、臺階等,以供后續包綁、上掛用。
(1)對鑲塊進行補焊及拋光處理,補焊后必須進行回火去應力處理。沖壓模具Ra<0.5μm,而成形面需Ra<0.2μm,便于提高PVD 處理后效果。
(2)脫脂處理。包含4個步驟:①去油;分三個超聲波清洗槽,每個槽里面的清洗劑含量逐漸降低,每個槽清洗時間為5~10min。②清水去污;分三個清水清洗槽,第一個槽清水噴淋,時間為3min,第二和第三個槽用超聲波清洗,時間均為3min。③去離子水清洗;分為三個槽,第一、第二槽為去離子水超聲槽,時間3min,第三個槽為去離子水浸泡清洗,時間3min。④脫水;用熱風吹8~10min,保證工件干燥。
(3)噴砂處理。所選噴料為銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂或海南砂中的一種。噴砂步驟能夠使工件表面或形狀發生變化,由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用,使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,使工件表面的機械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲勞性,增加了它和涂層之間的附著力,延長了涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和裝飾。
(4)對鑲塊進行PVD處理。①氮化處理;將PVD 爐抽真空,通入液氨,加熱使氨氣蒸發對冷沖壓模具表面進行處理。②涂層沉積;具體選用TiN、CrN、TiCN、TiAlN或CrAlN中的一種,根據工件不同的要求,選用涂層種類。
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