关于利用PVD及CVD成膜的硬质皮膜特征,如【表1】所示最初开发出的是TiN,由于其为硬质且呈现出金色,所以作为不会出现划痕的金色镀层而被广泛应用于饰品、表带、眼镜架等领域。
由于这一皮膜硬质且摩擦系数低,所以后来又被刀具制造商应用于切削刀具,其应用范围不断扩大。
【表1】利用干法工艺形成的硬质皮膜
种类 | 特征 | 主要成膜方法 |
TiN | 由于呈现金色,所以作为不会出现划痕的金色镀层而被应用于饰品。由于具备1800~2000Hv的超高硬度,所以正在逐渐被应用于切削刀具以及塑料模具、汽车零部件。但是当温度达到500℃以上时候,硬度会降低。 | 离子镀 溅镀 |
TiC | 呈银白色。硬度比TiN更高,达到约3000Hv,且摩擦系数低,滑动特性优异。高温氧化性较低。适用于模具。 | 离子镀 |
TiCN | 呈茶褐色,硬度及摩擦系数居于TiN和TiC二者之间,适用于冲压模具以及冷锻模具。高温氧化特性与TiC基本相当。其特性会根据C与N的比例而发生变化。 | 离子镀 热CVD |
TiAlN | 呈暗紫红色,硬度及摩擦系数与TiN基本相同。高温氧化特性优异,在大气环境下,800℃以内不会变质。适用于重加工的切削刀具、冲压模具、塑料模具、冲切模具、玻璃镜片成型模具等。 | 溅镀 电弧蒸发离子镀 |
TiCrN | 硬度和摩擦系数与TiN基本相同,但是高温氧化特性遥遥领先。高温耐腐蚀性优异,被应用于塑料模具、冲切模具。 | 溅镀 电弧蒸发离子镀 |
Cr-N | 呈银白色,根据皮膜中的N含量不同,硬度在1000~1800Hv的范围内变化。由于容易获得厚度在数十μm的厚膜,所以也被用于耐腐蚀皮膜。由于热膨胀系数小,所以适用于滑动部件及汽车零部件。 | 溅镀 电弧蒸发离子镀 |
Al2O3 | 其高温氧化特性及高温硬度比Ti类皮膜更加优越,所以被应用于重切削刀具。但是,由于其本身较为脆弱,所以中间膜须与TiN或TiCN同时使用。 | 热CVD |
W2C | 硬度比Ti类皮膜低,但是可在500℃左右条件下成膜。由于易于加工出10μm以上的厚膜,能够提升密合性,因此先在基底上镀Ni,然后再实施成膜加工。 | 热CVD |