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涂層技術——工業工具的續命仙丹

2016-03-30 13:16:34 作者：本網整理來源：

　　工業工具的磨損一直是個“老大難”問題，傳統的鍍鉻工藝由于六價鉻的致癌性而慢慢廢止，PVD和熱噴涂也有其固有的局限性，而CVD涂層能夠減少成形工具的磨損，提高刀具的壽命，保持工件表面的光潔度，還能減少停機時間，降低廢品率。

　　簡介

　　工業應用常常會使用比較復雜的工具，如擠出、注塑以及一些其他材料成型技術。成本密集型加工和精加工等加工工具的制作依賴于硬質合金和工具鋼等硬質材料。例如，擠壓模具控制著制品的外管形貌，模具一旦受到腐蝕或者磨損，就不能繼續進行加工了。由此帶來的這些問題可能會影響生產效率，并增加額外的停機時間成本。

　　大塊硬質材料加工工具的使用雖然可以減少磨損等相關問題，但是如果被加工制件形狀獨特不利于加工，那么將非常具有挑戰性，并且成本也隨之升高。替代方法就是使用較硬的工具并涂覆硬質涂層。例如，硬質合金鋼易于成型，在其表面涂覆以形成一個硬質表面。綜合作用的結果就是，工具壽命增加，表面質量惡化的風險也大大降低。該法提高了生產率，減少了工具磨損以及工具替換的成本。

　　先進的表面涂層技術提供者——Hardide Coatings，提供了一系列的先進方案以提高生產效率并減少停機時間。與其他硬涂層相反，Hardide能夠在精細的工具上進行涂裝，涂層甚至可以達到擠壓模具表面和型腔的內表面。耐磨測試表明，Hardide涂層的應用使D2模具鋼的使用壽命提高了10倍。

　　工藝方案—新工藝VS傳統工藝

　　鍍硬鉻（HCP）、物理氣相沉積（PVD）和熱噴涂是應用于工業工具的傳統方法。每一種方法都有自己的局限性。要得到厚而穩定的涂層可以使用熱噴涂法，但是其表面易粗糙、多孔，需要進行研磨，不能用于形狀復雜的工具；制備厚度小于4?m硬而薄的涂層，可以用PVD的方法，但它的承載能力很有限。這些涂裝方法的應用都要歸功于瞄準線穩定技術，但這樣的涂裝方法不適合復雜的設計和內部表面的施鍍。雖然鍍鉻一定程度上可以實現耐磨損和腐蝕，但是由于六價鉻鹽的致癌作用，歐盟將淘汰該工藝，到2017年將禁止使用。同時，美國職業安全與健康管理局（OSHA）也對其進行了嚴格的限制。

　　Hardide的新工藝——低溫化學氣相沉積法（CVD）制作碳化鎢涂層。Hardide涂層的應用使制件具有韌性和延展性的同時，也具有優越的耐磨損和耐腐蝕性質，此外還提高了生產效率，減少了運營成本和停機時間。如今塑料的生產伴有各種添加劑，如熱穩定劑、抗靜電劑、抗氧化劑、著色劑、阻燃劑和玻璃纖維。其中，玻璃纖維的大量利用會導致工具和關鍵部件的磨損。此外，塑料擠出或注塑加熱成型時，會產生酸性氣體而導致更為復雜的問題。

　　化學氣相沉積（CVD）是一個原子一個原子從氣相開始結晶，形成一個可以分布在外內部表面、復雜的形狀的適形涂層。化學氣相沉積發生在溫度大約500°C真空反應室中，此時形成涂層的微觀矩陣由1 - 10nm的碳化鎢納米顆粒均勻分布著。納米材料具有獨特的裂紋、韌性和抗沖擊特性。例如，Hardide-t可以承受3000微應變變形而毫發無傷。相比之下，其他厚而硬得涂層就會出現裂紋甚至剝落。涂層的孔隙度很低（低于0.04%）并且有良好的耐酸性，能夠完全覆蓋基底而不留任何通孔。鈷類粘合劑易受酸腐蝕，而沒有用于Hardide涂料，但噴鍍的碳化鎢涂層卻不受此限制。

　　納米結構CVD涂層的優點

　　CVD技術擴展了硬涂層的應用領域，該技術能在內外部表面和復雜形狀的制件上均勻涂裝。這種性能對于處理研磨材料的工具來說是至關重要，如塑料、金屬注塑、擠壓木塑復合板材、粉末成型和造球作業等。此外，CVD涂層能夠減少材料成形工具的磨損，可使刀具的壽命提高三倍，同時保持工件表面的光潔度，減少停機時間，降低廢品率。

　　行業中一直存在的挑戰和嚴重的磨損，使材料形成工具“壓力山大”。因為一旦出現問題，就可能導致關鍵零件失效，生產受損，故障停機等嚴重后果。如果大力推廣Hardide的碳化鎢CVD涂層，就可以有效地解決這些問題，該涂層不僅能夠提高刀具壽命，減少停機時間，同時還符合相關環保法規。

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責任編輯：班英飛

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