用于成型和模塑工具的CVD涂层
探索CVD涂层在提高成型工具的耐久性和耐磨性方面的好处
高度理想的特性和灵活性
CVD工艺的优点包括
- 有利的残余应力曲线，允许沉积厚的CVD涂层（20微米及以上）。
- 具有极强韧性和无与伦比的抗冲击疲劳能力的CVD涂层
- 由于CVD涂层和基体材料之间的相互扩散，CVD涂层在工具上的附着力很高
- 需要涂层的工具不需要在蒸馏器内旋转
- 可以对复杂的几何形状进行涂层，包括特定的内径
- 优异的涂层均匀性，不受刀具几何形状的影响
CVD技术能够以氮化物（N）、碳化物（C）和碳氮化物（CN）的形式生产钛（Ti）或铬（Cr）基涂层。此外，高质量的氧化铝（Al2O3 ）层也可以被创造出来，包括α和κ相。这些CVD涂层几乎总是以多层形式沉积，如TiC/TiN、TiN/TiCN/TiN、TiCN/Al2O3 或TiCN/Al2O3 /TiN，其中层的组合是为了满足特定成型应用的要求。涂层厚度通常在5微米到12微米之间，但在某些情况下，涂层厚度可以达到20微米或更多。
各种CVD Ti涂层结构及其优点
TiC
当通过CVD沉积时，TiC层提供了低摩擦系数、高韧性和高抗磨蚀性。这有利于成形应用，如冷成形铁素体和奥氏体不锈钢、高强度低合金钢（HSLA）、高级高强度钢（AHSS）和厚度大于2mm的钢制工件。
TiN/TiC/TiN多层板或TiCN固溶体
在TiN/TiC/TiN多层结构中或在TiCN固溶体中，单独沉积的TiN或TiC涂层的组合进一步提高了成型应用的性能。在涉及不锈钢、HSLA和厚度大于3毫米的钢制工件的轻到中等金属成型应用中，TiCN是首选涂层解决方案。多层CVD涂层TiN/TiC/TiN在冲击载荷下显示出极强的韧性，涂层与工具之间具有卓越的附着力，这使得它成为冷锻钢和温热挤压陶瓷或有色合金的绝佳选择。
Al2O3
Al2O3 的CVD沉积可以进一步提高耐氧化性和热硬度，适用于侵蚀性条件，如高温成型应用中。Al2O3 可以在α相（热力学稳定）或κ相（可转移）中沉积，并且通常以多层结构沉积在TiC或TiCN上。Al2O3 层表现出优异的热稳定性和化学惰性，并具有较高的抗腐蚀、抗磨蚀和抗粘着磨损能力。这使得它成为铁和非铁合金热挤压的主要涂层解决方案。
多层TiCN/Al2O3/TiN涂层
最后，多层TiCN/Al2 O3 /TiN涂层结合了各层的主要优点。TiCN结合层确保了高耐磨性，并对工具有很好的附着力。Al2 O3 层表现出优良的热稳定性、高热硬度和极强的耐磨性。而TiN顶层可以在涂层成型工具的使用寿命内用于磨损检测。
适用于许多有涂层后热处理的工具钢
热化学气相沉积是一个热激活的过程，在这个过程中，待镀的工具被加热到一个适当的温度，并暴露在一个或多个固体或液体前体中。例如，卤化物TiCl4、AlCl3或CrCl3。与某些反应性气体如H2、N2或CH4结合，卤化物前体在工具表面发生反应，产生所需的涂层。你看到的示意图显示了一个CVD过程。通过在1,000 °C下结合前体TiCl4和CH4，产生了TiC涂层。
TiCl4 + CH4 ⇒ TiC + 4 HCl
CVD涂层的典型工艺温度，高温（HT）CVD在900℃至1050℃之间，中温（MT）CVD工艺在720℃至900℃之间，由IHI Bernex。这些高的工艺温度可能使某些基础材料不适合CVD，或者需要对工具进行涂层后的热处理。然而，热处理的必要性不应妨碍在工具钢上使用CVD工艺。CVD涂层不受涂层后热处理的影响。当热处理在真空条件下进行时，CVD涂层保持其机械性能和对工具的附着力。
广泛使用的Ionbond™ CVD涂层
具有高硬度、良好的韧性和耐磨性，并且比其他CVD涂层如IonbondTM 13的摩擦系数低。这些特性的结合使得爱恩邦德TM CVD 10成为轻中度金属成型应用中的首选涂层解决方案，涉及不锈钢、厚度大于3毫米的合金钢和高强度低合金（HSLA）材料。
具有较高的硬度、韧性和耐磨性，这使得它成为一种通用的CVD涂层解决方案，适用于轻度至中度金属成型应用中的开放公差模具。
表现出卓越的热稳定性、高热硬度、化学惰性和高耐磨性，这使得它成为铁和非铁合金热挤压应用的领先CVD涂层解决方案。
将CVD TiC的高硬度、韧性和耐磨性与MoS的超低摩擦系数2 ，在铁素体和奥氏体不锈钢、高强度低合金（HSLA）和高级高强度钢（AHSS）、厚度超过2mm的合金钢工件、镍合金和钛的成形中提供优异表现。
