チタン合金PVDコーティング

チタン合金PVD (物理蒸着) コーティングは、PVD技術を使用してチタン合金の表面に形成された薄膜です。この技術はガス状原子、分子に材料源 (固体または液体) を蒸発させることができますまたは部分的にイオン化されたイオンを真空中で使用し、低圧ガス (またはプラズマ) を介して基板表面に堆積させ、機能性フィルムを形成します。

チタン合金は広く使用されていますチタン制造会社それらの低密度、高い特定の强さ、耐食性および溶接性のために。しかし、それらの貧弱な耐摩耗性、酸化腐食に対する感受性、および低い表面硬度は、それらの用途を制限する。 PVD技術を使用することにより、チタン合金の表面に高硬度、耐摩耗性、装飾コーティングを施すことができ、これらの特性を大幅に向上させることができます。

PVDコーティングプロセスには、真空蒸発、スパッタリング、イオンプレーティングなどのいくつかの技術が含まれます。最も一般的な方法は、真空アークのイオンプレーティングとスパッタリングです。たとえば、TC11チタン合金の表面にPVD真空アークイオンプレーティングを介してTiAlNコーティングを適用すると、その保護特性を効果的に高めることができます。

しかしながら、チタン合金PVDコーティングもいくつかの課題に直面する。第1に、チタン合金は疲労に非常に敏感であり、PVD処理中のプロセス設計および制御に特別な注意が必要である。第二に、ステンレス鋼と比較して、チタン合金のPVDコーティングの難しさは、主に接着、剥離、および修理の包括的な評価にあります。さらに、チタン合金表面の事前洗浄は、コーティングの品質と接着性を確保するために重要です。

チタン合金PVDコーティングの用途の見通しは広い。だけでなく、それらは機械特性およびbiocompatibilityをの高めることができますカスタムチタン制品、しかし彼らはまた外観を改善し、製品の寿命を延ばします。

チタン合金PVDコーティング研究の最近の進歩

1.多層コーティング技術:PVD技術を使用して調製されたTiAlSiN多層コーティングは、周期的な界面構造を通じて硬度を改善します。これにより、層間の転位の動きをブロックし、材料の硬度を大幅に向上させることができます。

2.医療チタン合金表面保護:主要な研究所の研究によると、PVD技術を使用して調製されたZrNコーティングは、優れた耐摩耗性と生体適合性を提供し、骨インプラントの重要な保護コーティングになっています。

3.ツールウェアと寿命:TC6チタン合金の高速フライス加工では、PVDコーティングされた工具は後部切削面の摩耗が少なく、工具寿命が長いため、PVDコーティングはTC6チタン合金の加工に適しています。

4.開発トレンド:PVDコーティング技術の現在の傾向には、ますます硬くなるか柔らかくなるコーティング (固体潤滑と低摩擦) が含まれ、新しい、複合、および多層設計に向かっています。

チタン合金PVDコーティングプロセスパラメータの最适化

1.適切なPVDメソッドの選択:用途に応じて、真空蒸発、イオンプレーティング、マグネトロンスパッタリングなどのさまざまなPVD方法を選択できます。それぞれの方法には長所と短所があります。たとえば、真空蒸発は、高硬度で低摩擦係数のコーティングを製造するのに適しています。

2. Adjustingコーティング材料:コーティング材料の継続的な改善は、全体的な性能を高めることができる。たとえば、窒化チタン合金をコーティング材料として使用すると、自動車のエンジン部品や切削工具などの分野でより優れた耐摩耗性と耐食性を実現できます。

3.制御プロセスパラメータ:PVDプロセスでは、温度、圧力、ガス流量などのパラメータを厳密に制御する必要があります。これらのパラメータは、コーティングの品質と性能に直接影響します。例えば、エッチングプロセスパラメータを最適化することは、表面からの最良の材料除去を確実にする。

4.基板へのコーティング接着の強化:接着は、コーティングと基板の間の結合強度を評価するために使用される重要な品質指標です。したがって、PVD pの接着性を高めるRocessはコーティングの安定性および耐久性を保障するために不可欠です。

5.酸化抵抗の改善:コーティングはしばしば高温および高圧にさらされるため、その耐酸性はその寿命に影響を及ぼす。コーティングの構造、組成を変更したり、酸素遮断元素を追加したりするなどの方法は、耐酸化性を向上させることができます。

6.包括的な介入方法:表面硬度が比較的低い金型の場合、PVDコーティングプロセスの前にイオン浸炭処理を実行できます。この包括的なアプローチは、コーティングの寿命を延ばすことができます。

新しいチタン合金PVDコーティング材料

多層 (Cr/CrN)× 8コーティング: このコーティングは、PVD真空アーク法を使用して、同じ総厚さと層数でTi-6Al-4V合金の表面に堆積されます。しかし、CrとCrN層の厚さの比率は異なります。crNハード薄いフィルム: この材料はSandvik CTC5240の挿入物で使用されます、優れた耐摩耗性と延長されたツール寿命を示します。

・耐摩耗性: PVDコーティングは、ワークピースの表面によりよく結合し、接着性が高く、コーティングが硬くなり、耐摩耗性と耐食性が向上します。特にCrNコーティングは、チタン合金の高効率加工中に良好な耐摩耗性を示す。

・接着性: PVDコーティングは優れた接着性を持ち、ひび割れや剥離なしに90度を超える曲げに耐えます。

・耐腐食性: PVDコーティングは、チタン合金の耐摩耗性を向上させるだけでなく、耐食性も向上させます。

・疲労性能: PVDコーティングは、チタン合金基板の疲労性能に大きな影響を与えますチタンhexストック、疲労骨折プロセス中の行動を改善します。

・環境への配慮: PVDテクノロジーは、現代のグリーン製造のトレンドに合わせて、環境に悪影響を与えることはありません。