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什么是半硬膜

发布日期:2021-04-20 作者:超硬面热喷涂,PVD真空镀膜,3D打印高球形粉末 点击:

PVD半硬膜是介于装饰膜和硬膜之间的一类薄膜,主要应用于对外观颜色和亮度要求不高,对耐磨性能、耐腐蚀性能、抗冲击性能等功能有一定要求的工件表面。


从外观来看,装饰膜颜色主要有仿金膜系(TiN、ZrN)、金色膜系(TiN+(TiAu)N)、玫瑰金色膜系(TiCN/Au–Cu、TiAlN/Au–Cu)、黑色膜系(TiC、TiC+iC、TiAlN、DLC)、银白色、咖啡色、棕褐色、紫红色、蓝色(TiO2干涉膜)、幻彩色(TiO2/SiO2 多层干涉膜)等。硬膜的外观颜色主要有金色(TiN)、黑色(AlTiN、AlCrN、TiC、DLC)、灰色(CrN)、古铜色(TiSiN)等。半硬膜是结合了装饰膜的外观颜色,因此在外观上考虑了装饰膜的种类和色系的区别。


从厚度方面来看,装饰膜与硬质膜相比较薄,厚度一般在0.2 ~ 2.0 μm之间,在生产过程中,考虑到光泽的效果,沉积时间通常在10 ~ 20 min,得到的薄膜的厚度基本在1μm以下。因此,虽然装饰膜也有减少表面磨损,抵抗表面腐蚀,延长产品使用寿命的作用,但是由于其厚度很薄,其耐磨性、抗腐蚀性的能力必定不强。硬质薄膜的厚度通常在2 ~ 10 μm,其致密性和耐磨性相对装饰膜有极大的优势。半硬膜就是考虑了市场的需求,普通装饰膜已经不能满足苛刻应用环境下的工件的要求,势必要增强耐磨性和耐腐蚀性。因此,在膜层厚度上与传统的装饰膜有较大的区别,厚度需要达到2 ~ 5 μm。对应的沉积时间需要达到1 h左右,造成的外观色泽相对装饰膜较差。颜色相对厚重、暗沉。


从性能方面来看,装饰膜的性能测试要求更低,装饰膜的耐磨性测试转速25 r/min,硬质膜为 300 ~ 600 r/min。附着力方面,装饰膜的附着力用3M胶带或者超声振动,硬质膜采用划痕仪或者洛氏压痕。耐高温性能方面,装饰膜的测试条件通常是200 ~ 300 ℃,30 min,硬质膜的测试条件通常在500 ~ 1200 ℃。耐腐蚀性测试方面,装饰膜的条件通常是48 小时,硬质膜通常在72小时以上。对比以上的测试条件和测试方法可以看出。装饰膜在性能方面要求较硬质膜低得多,其更关注的是外观的颜色和色泽。半硬膜所要达到的就是在装饰膜基础上,提高其性能。


从应用场景看,装饰膜广泛应用于用于钟表、手机壳、高级体育用品、眼镜、门锁、首饰、金属家具以及汽车的内外装饰件等产品。这些产品大部分是人们平常生活所用,接触的是人身体部分,需要有外观装饰效果,因此对于耐磨损、抗腐蚀性能要求很低,对于颜色和色泽要求比较高。硬质膜广泛应用于工具、模具以及各类机械零部件上。这些产品的使用环境都相对苛刻,刀具应用于高速切削、模具应用于大载荷冲击、机械零件应用于振动和摩擦等环境。因此对于外观装饰基本无要求,更多倾向于其耐磨损性能、抗冲击性能。半硬膜有外观装饰要求和耐磨性能、耐腐蚀性能或者抗冲击性能。这也决定其应用的产品有非高速切削的刀具(美工刀、日常用刀等)、长期摩擦磨损的五金器件(滑轨、门锁等)、长期浸泡的五金(水槽、卫浴等)、长期处于油烟环境(厨房器具等)、承受大载荷冲击(高尔夫球头、冲击钻的冲头和钻头等)、其他(螺丝钉、螺丝刀等)。这些产品的应用环境相对并不是特别苛刻,为了适应环境的需求或者人们对外观的要求,因此在颜色和色泽上又有一定的要求。


从制备方法看,PVD装饰膜和硬质膜的制备方法有阴极电弧技术(优点在于离化率高、附着强度高、设备结构简单,缺点在于镀膜均匀性、大颗粒破坏膜层的连续性,增加膜层粗糙度,从而影响光洁度)、磁控溅射技术(优点在于膜层结构致密、细腻,内应力低,缺点在于离化率低、易导致靶面毒化)、阴极电弧 + 磁控溅射复合技术(用阴极电弧技术做打底层)、阳极层离子源技术等。其中获得的颜色、色泽最好的是磁控溅射技术,获得物理性能最好的是阴极电弧技术。考虑到半硬膜的特点,阴极电弧 + 磁控溅射复合技术是制备半硬膜最适合的技术。底层采用阴极电弧技术制备耐腐蚀性、耐磨损性能的薄膜,表面制备色泽度好的装饰性膜层。除此之外还可以考虑渗氮、渗碳 + 磁控溅射复合技术,已达到半硬膜的性能要求。


综上:

(1)半硬膜的厚度一般在 2 ~ 5 μm 之间,其主要目的是能够起到减少表面磨损、抵抗表面腐蚀和延长产品使用寿命的效果,同时能够改善产品的外观效果,如色泽、亮度等。


(2)半硬膜应用广泛,涉及到人们日常生活和工业产品装饰等很多领域。


本文网址:http://www.gentec-gd.com.cn/news/528.html

关键词:超硬面热喷涂,PVD真空镀膜,3D打印高球形粉末

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