科匯納米PVD涂層-延長模具使用壽命及其解決方案

1、PVD涂層延長模具使用壽命及其解決方案科匯從2001年在香港成立以來推廣 PV強術(shù)，經(jīng)過十多年的努力和發(fā)展，PV解層技術(shù)已處于 國內(nèi)領先的地位?，F(xiàn)將PVD勺發(fā)展及實際應用的例子發(fā)布。 PVD（Physical Vapor Deposition） 即物理氣相沉積法，PV解層即是采用物理氣相沉積方法制造的表面涂層。PV除層的物理特性及與之相對應的優(yōu)點包括：硬度極高（超過 Hv2000-Hv4500）:代表耐磨性極好；摩擦系數(shù)低（DLC =0.1 ）:改善拉伸五金沖壓、成型的潤滑問題；耐高溫（最高達到1200 C）:不容易氧化，改善干切削和壓鑄成型問題；化學屏障/導熱率低：可有效防止因高溫導致硬質(zhì)合

2、金刀具的鉆元素流失；改善壓鑄出現(xiàn)的熱龜裂問題；厚度可控制在1 以內(nèi)：涂層后不影響產(chǎn)品的最終尺寸。PVD涂層在模具中的應用塑料模具塑料模具由于要求較高，故其耐用性更加受到關注。例如所生產(chǎn)的塑料中帶有纖維，容易磨損模具表面，或脫模時需要提高潤滑的性能。pv除層由于其獨有的潤滑性及超高的硬度，可以大大改善生產(chǎn)過程中所遇到的上述問題。1、鍍銅模具或鑲件鍍銅的特點是散熱快，硬度一般可達到洛氏硬度40。散熱快（比鋼材快3倍）代表注塑生產(chǎn)周期可以縮短，產(chǎn)量更高。鍍銅價格昂貴，比一般塑料鋼材貴，所以任何的磨損、報廢或修磨的成本都很高?；谟捕葻o法超過洛氏硬度 40,所以，表面磨損是其碰到的比較嚴重的問 題?？?/p>

3、慮到硬度及鍍銅的特性，涂層公司特別為鍍銅模具或鑲件設計了一套完善的PV除層方案TiN-BeCu,提高了鍍銅表面耐磨性，同時又不會降低其導熱性高的特性。2、精密模具或鑲件現(xiàn)今潮流消費性產(chǎn)品如數(shù)碼相機、筆記本電腦、手機或PDA品功能特別多，但外型則向嬌小玲瓏方向發(fā)展，故該類產(chǎn)品對精密度及材料的選擇等方面的要求都很高。在選材方面，基于外殼的高保護性能及內(nèi)部的高強度，一般采用PC+ABS玻纖材料。而該材料對模具的磨損性或腐蝕性高，所以模具的磨損比較快，而維修精密模具的價格也較高。此外，塑料模具一般采用低溫回火，因此，所有高溫處理的PV除層都不適合。在這種情況下，CrNQ最好的選擇。CrNCB化學腐蝕能

4、力強，而且它的硬度也不低于HV2000足以應付塑料生產(chǎn)所要求的硬度，是塑料模具最佳的選擇。而精密模具鑲件的特點是誤差小、深槽多，要做到不變形及涂層的均衡并不容易。涂層公司對塑料模具的應用了如指掌，應用CrNC層為客戶解決模具磨損的問題。3、含尼龍或大批量生產(chǎn)模具）透明塑料瓶是典型大批量生產(chǎn)的制品，其模具在高速生產(chǎn)的情況下，對表面的要求特別高，如：表面硬度高、拋光至鏡面及脫模能力良好等。一般歐美生產(chǎn)商都樂意采用 Mirror-Gold PV除層處理來增強模具表面的硬度，并提高潤滑脫模能力。由于PV解層的高硬度及良好的潤滑性能，因此能縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)量。）現(xiàn)今汽車制造商正想方設法在不影響安全、

5、質(zhì)量的情況下，不斷降低汽車的總重量，從而達到省油的目的。 工程塑料質(zhì)輕且強度高， 是汽車零部件的良好材料。 但如果碰到生產(chǎn) 諸如尼龍或加玻纖的工程塑料產(chǎn)品時， 不管是什么類型的模具鋼材， 其表面磨損都特別厲害。為了延長使用壽命，一般歐美汽車生產(chǎn)商均愿意采用PV除層。無錫一家大型汽車配件模具及制品生產(chǎn)商知道PV除層的好處后，其所有生產(chǎn)尼龍汽車配件的模具均采用了PV除層，從而提高了模具的使用壽命。五金模具模具工業(yè)大致可以分為：五金模具、塑膠模具、壓鑄模具三大類。對五金模具而言，因五金行業(yè)一般需要在金屬薄片上沖孔、褶彎成型等。常用的沖壓配件，如沖棒，經(jīng)常與被加工材料摩擦。為了延長其使用壽命，絕大多數(shù)

6、需要表面使用PV解層。1、 五金沖壓模具五金沖壓通過剪切的原理， 把五金薄片沖成不同的形狀。根據(jù)其加工過程，磨損、塑性變型、崩角都是其破壞的機理，所以最理想的沖壓模具必須同時擁有高硬度和高韌性。硬度高可確?？鼓p性能好，韌性好代表抗崩角性能好?；谀＞咪摬牡奈锢硇阅芟拗?， 例如常用的D附料，其硬度超過HRc62,因此采用TiCN-MPPVD 涂層是提高表面抗磨損的最好辦法，例如氮化鈦PV解層表面硬度可達到HRc85,對解決磨損問題有直接的幫助作用。 不過，塑性變型還需要基體的硬度來承擔。沖棒是沖壓常用的模具，般采用 TiN-Mirror 和TiCN-MP層。2、五金成型模具良好的五金拉伸模具要

7、求硬度高，兼有潤滑性能良好的表面。一般的冷作鋼可以達到 HRc62但鋼材表面潤滑度低，PV除層可以滿足這兩方面的要求。TiCN是很好的拉伸涂層，其硬度可達到Hv3700,但摩擦系數(shù)可低于 0.2。壓鑄模具壓鑄模具的生產(chǎn)條件最嚴苛，在高溫的金屬溶液， 通過高壓力注射，并且模具表面不停的熱脹冷縮，導致壓鑄模具的使用壽命很短，在生產(chǎn)時不停的需要修模、維護。PVD TiAlN-F3涂層可以解決部分壓鑄模具碰到的問題，但延長其壽命的效果比刀具要相對差些。涂層公司針對此問題研發(fā)了 PV除層前處理的新技術(shù)，在改善液體金屬粘模和熱龜裂方面取得了一定 的成績。對PVD涂層特性的幾點認識PVD涂層加工增加了模具制

8、造成本，為何說降低了生產(chǎn)成本呢？涂層是增加制造模具的成本，約占模具總成本的10姒右。但如果以生產(chǎn)每一件制品的總成本計算的話，因為涂層的功效，延長了模具幾倍的壽命，且脫模容易，停機維修模具時間減少等，把生產(chǎn)量提升一倍或縮短生產(chǎn)時間，那么每一件產(chǎn)品的生產(chǎn)成本肯定降低很多。PVD涂層硬度很高，那么基體鋼材就不需要提高硬度了？PV除層只是表面一層很薄的（110 dm）金屬陶瓷涂層，它主要是提高表面硬度，增強表面耐磨性，主要是針對平行的摩擦，所以基體的硬度是非常重要的。沖壓模具對溫度要求是55 c 以上，塑膠模具對溫度的要求為 30 c以上。如果沖壓模具的硬度達不到 HRc6”上，基體就 好像“豆腐”

9、一樣，馬上會產(chǎn)生塑性變型。因此，不會因為使用了涂層便降低了基體的硬度。任何材料都可以做PVD涂層嗎？PV除層是在高真空、低溫（約 200 c或400 C）的狀態(tài)下進行處理的，如在這溫度下材料便 熔化或變軟的話（例如：鋅），便不能做 PV解層。一般的模具鋼和硬質(zhì)合金并不存在這樣 的問題。涂層是否越厚越好？涂層越厚其耐磨時間當然越長，但基于PV除層厚度與基體的結(jié)合力成反比的關系，所以兩者衡量之下，pv解層不能太厚。經(jīng)驗證，14 m是最適合的涂層厚度。PVD涂層和鍍銘、鍍鍥的原理是否相同？PVD鍍銘和鍍饃是通過普通的電解原理制造的涂層，（1PV除層是通過等離子體的沉積技術(shù)。PVD涂層可以在i10 d

10、m勺范圍，控制精度在0.5四以內(nèi)，而電鍍工藝絕對無法達到這樣的范圍。鍍銘的硬度約為Hv1000,而PV除層硬度可達到Hv4000以上。成功案例分享1）精英公司-塑膠模具精英公司創(chuàng)建于1988年，是港資精密模具制造集團公司，精密塑膠模具的龍頭企業(yè)之一。專業(yè)領域為制模、注塑、噴涂、電鍍、絲移印、組裝及包裝全面服務的綜合型企業(yè)集團，產(chǎn)品五大產(chǎn)品事業(yè)群（優(yōu)質(zhì)生活、包裝、汽車、配電、醫(yī)療事業(yè)群），致力于為世界500強企業(yè)提供一站式的、一流的產(chǎn)品及服務。精英公司最近有一批汽車空調(diào)配件的模具，在注塑時出現(xiàn)以下問題：.表面的坑紋，由于坑紋十分細致，導致有粘膠及脫模困難。.為了保持成品質(zhì)量，該模具要每2個小時清

11、理模具一次。.產(chǎn)品質(zhì)量難以保持，生產(chǎn)十分不便。經(jīng)使用PVD NF1涂層，涂層后粘膠及脫模困難的問題已完滿解決。精英塑膠（珠海）有限公司對科匯涂層產(chǎn)品的評價如下：.解決了模具粘膠的問題。原來2小時清理模具一次，使用CrNC涂層后2天清理模具一次；經(jīng)使用改良后的 NF1涂層后，5天才落機大清理一次；.解決了模具出模困難的問題；.減少了停機及減少省模時間；.提高了成品的質(zhì)量及穩(wěn)定性。模具的使用壽命大大增加。生產(chǎn)效率大大提高。涂有NF1涂層的模件雙色塑膠模具成品用于汽車空調(diào)上的配件塑膠材料：PBT,模具材料：S136,硬度：涂有NF1涂層的模件雙色塑膠模具成品用于汽車空調(diào)上的配件塑膠材料：PBT,模具

12、材料：S136,硬度：HRc 48-52CrN9層NF馀層o o o o nV O 6 5 4 3 2 1數(shù)次護維周每0沒有涂層涂層前后模具每周維護次數(shù)比較2）火花紋 Texture Gold 及高光 Mirror Gold 模具-,納米涂層的Texture-Gold及Mirror-Gold涂層應用于塑膠模具的產(chǎn)品表面有花紋及高光潔度要求的模具上，加上涂層，而不影響及有效防止一般程式涂層涂后曬紋、火花紋變得不清晰,產(chǎn)品表面光亮度變暗的影響。Texture-Gold涂層對曬紋及花火紋的影響：上方為 Texture-Gold 涂層后的產(chǎn)品，下方為 未涂層的產(chǎn)品，產(chǎn)品表 面的花紋沒有受到影 響。Mirror-Gold涂層對曬紋及火花紋的影響未涂層鏡面模生產(chǎn)的產(chǎn)品表面效果未涂層鏡面模生產(chǎn)的產(chǎn)品表面效果Mirror-Gold程式涂層后生產(chǎn)的產(chǎn)品 表面效果，光潔度沒有改變。Mirror-Gold程式涂層后生產(chǎn)的產(chǎn)品 表面效果，光潔度沒有改變。涂層模具涂層模具科匯公司目前能使用 Texture和Mirror模式的涂層有 TiN、CrN-C、NF1 ,分別能滿足耐磨、耐腐蝕、易脫模而不影響表面效果的要求，從而