Was ist die Beschichtung?
Beschichtung ist ein fester kontinuierlicher Film, der durch einmalige Beschichtung erhalten wird. Es ist eine dünne Kunststoffschicht, die auf Metall, Stoff, Kunststoff und anderen Substraten zum Zwecke des Schutzes, der Isolierung und der Dekoration beschichtet ist. Die Beschichtung kann gasförmig, flüssig oder fest sein. Art und Zustand der Beschichtung werden in der Regel nach dem zu besprühenden Substrat bestimmt.
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Je nach Art der verwendeten Beschichtung gibt es unterschiedliche Namen. Zum Beispiel wird die Beschichtung von Primer als Primerschicht bezeichnet, und die Beschichtung von Decklack wird als Decklackschicht bezeichnet. Die aus allgemeinen Beschichtungen erhaltene Beschichtung ist dünn, etwa 20 ~ 50 Mikrometer, während dicke Pastenbeschichtungen eine Beschichtung mit einer Dicke von mehr als 1 mm auf einmal erhalten können. Es ist eine dünne Kunststoffschicht, die auf Metall, Stoff, Kunststoff und anderen Substraten für Schutz, Isolierung, Dekoration und andere Zwecke beschichtet ist.
Die elektrische Hochtemperatur-Isolationsbeschichtung besteht außerhalb des Leiters aus Kupfer, Aluminium und anderen Metallen oder mit Isolierfarbe, Kunststoff, Gummi und anderen Isolierbeschichtungen. Isolierfarben, Kunststoffe und Gummi haben jedoch Angst vor hohen Temperaturen. Im Allgemeinen werden sie konzentriert und verlieren ihre isolierenden Eigenschaften, wenn sie 200 ° C überschreiten. Und viele Drähte müssen bei hohen Temperaturen arbeiten. Was sollen wir tun? Ja, lassen Sie die Hochtemperatur-Elektroisolationsbeschichtung helfen. Diese Beschichtung ist eigentlich eine Art keramische Beschichtung. Neben der Aufrechterhaltung der elektrischen Isolationsleistung bei hohen Temperaturen kann es auch eng mit dem Metallleiter "vereint" werden, um "nahtlos" zu erreichen. Wenn Sie den Leiter siebenmal und achtmal umwickeln, trennen sie sich nicht. Diese Beschichtung ist sehr dicht. Wenden Sie es an, Wenn sich zwei Drähte mit großer Spannungsdifferenz berühren, tritt kein Ausfall auf.
Hochtemperatur-Elektroisolationsbeschichtungen können nach ihrer chemischen Zusammensetzung in viele Arten unterteilt werden. Beispielsweise weisen Bornitrid- oder Aluminiumoxid- und Kupferfluoridbeschichtungen auf der Oberfläche von Graphitleitern bei 400 °C noch eine gute elektrische Isolationsleistung auf. Die Emaille auf dem Metallleiter kann 700 °C erreichen, die phosphatbasierte anorganische Bindemittelbeschichtung kann 1000 °C erreichen und die plasmagespritzte Aluminiumoxidbeschichtung kann bei 1300 °C immer noch eine gute elektrische Isolationsleistung aufrechterhalten.
Hochtemperatur-Elektroisolationsbeschichtung wurde weit verbreitet in Energie, Motor, Elektrogeräten, Elektronik, Luftfahrt, Atomenergie, Weltraumtechnologie und so weiter verwendet.
Klassifikation
Nach der Klassifizierungsmethode der thermischen Spritzbeschichtung durch f.n.longo in den Vereinigten Staaten kann die Beschichtung unterteilt werden in:
1. Verschleißfeste Beschichtung
Es umfasst Antihaftverschleiß, Oberflächenermüdungsverschleißbeschichtung und erosionsbeständige Beschichtung. In einigen Fällen gibt es verschleißfeste Beschichtungen gegen niedrige Temperaturen (< 538="" ℃)="" and="" high="" temperature="" (538="" ~="" 843="">
2. Hitzebeständige und oxidationsbeständige Beschichtung
Die Beschichtung umfasst Beschichtungen, die im Hochtemperaturprozess (einschließlich Oxidationsatmosphäre, korrosives Gas, Erosion über 843 ° C und Wärmebarriere) und im Geschmolzenmetallverfahren (einschließlich geschmolzenem Zink, geschmolzenem Aluminium, geschmolzenem Eisen und Stahl, geschmolzenem Kupfer) aufgetragen werden.
3. Atmosphärische und immersionsbeständige Korrosionsbeständige Beschichtungen
Atmosphärische Korrosion umfasst Korrosion, die durch Industrieatmosphäre, Salzatmosphäre und Feldatmosphäre verursacht wird; Immersionskorrosion umfasst Korrosion, die durch Trinkwasser, nicht trinkbares Süßwasser, heißes Süßwasser, Salzwasser, Chemie und Lebensmittelverarbeitung verursacht wird.
4. Leitfähige und resistive Beschichtungen
Die Beschichtung wird für Leitfähigkeit, Widerstand und Abschirmung verwendet.
5. Größenbeschichtung wiederherstellen
Die Beschichtung wird für eisenbasierte (bearbeitbarer und schleifbarer Kohlenstoffstahl und korrosionsbeständiger Stahl) und Nichteisenmetalle (Nickel, Kobalt, Kupfer, Aluminium, Titan und deren Legierungen) Verwendet.
6. Spaltregelungsbeschichtung für mechanische Komponenten
Die Beschichtung ist schleifbar.
7. Chemikalienbeständige Beschichtung
Chemische Korrosion umfasst die Korrosion verschiedener Säuren, Laugen, Salze, verschiedener anorganischer Substanzen und verschiedener organischer chemischer Medien.
Unter den oben genannten Beschichtungsfunktionen sind verschleißfeste Beschichtung, hitzebeständige Antioxidationsbeschichtung und chemische korrosionsbeständige Beschichtung eng mit der Produktion der metallurgischen Industrie verbunden.
Anwendung
Hartmetallbeschichtung
In der Zerspanung hat die Werkzeugleistung einen entscheidenden Einfluss auf die Schnitteffizienz, Präzision und Oberflächengüte. Es gibt immer einen Widerspruch zwischen den beiden Schlüsselindizes der Leistung von Hartmetallwerkzeugen - Härte und Festigkeit. Das Material mit hoher Härte hat eine geringe Festigkeit, und die Verbesserung der Festigkeit geht oft auf Kosten der Verringerung der Härte. Um diesen Widerspruch bei Hartmetallwerkstoffen zu lösen und die Schneidleistung von Schneidwerkzeugen besser zu verbessern, ist es eine effektivere Methode, verschiedene Beschichtungstechnologien zu verwenden, um eine oder mehrere Materialschichten mit hoher Härte und hoher Verschleißfestigkeit auf Hartmetallmatrix zu beschichten.
Als chemische und thermische Barriere reduziert die Beschichtung auf der Oberfläche von Hartmetallwerkzeugen den Kraterverschleiß von Hartmetallwerkzeugen, was die Bearbeitungseffizienz erheblich verbessern, die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern, die Lebensdauer der Werkzeuge verlängern und die Bearbeitungskosten senken kann.
Die Eigenschaft der Beschichtung besteht darin, dass der Beschichtungsfilm mit der Werkzeugmatrix kombiniert wird, um die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs zu verbessern, ohne die Zähigkeit der Matrix zu verringern, um den Reibungsfaktor zwischen Werkzeug und Werkstück zu reduzieren und die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern. Da die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung selbst viel niedriger ist als die der Werkzeugmatrix und der Verarbeitungsmaterialien, kann sie außerdem die durch Reibung erzeugte Wärme effektiv reduzieren, eine Wärmebarriere bilden und den Wärmeverlustpfad ändern, um die thermischen Auswirkungen und Krafteinwirkungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zu reduzieren. Werkzeug und Schneiden und effektiv die Serviceleistung des Werkzeugs verbessern.
Die Forschung zum Werkzeugverschleißmechanismus zeigt, dass die maximale Temperatur der Werkzeugkante beim Hochgeschwindigkeitsschneiden 900 °C erreichen kann. Werkzeugverschleiß ist zu diesem Zeitpunkt nicht nur mechanischer Reibungsverschleiß (Werkzeugrückenverschleiß), sondern auch Klebeverschleiß, Diffusionsverschleiß, Reibungsoxidationsverschleiß (Werkzeugkantenverschleiß und Halbmondgrubenverschleiß) und Ermüdungsverschleiß. Diese fünf Arten von Verschleiß wirken sich direkt auf die Lebensdauer des Werkzeugs aus.
Werkzeugbeschichtung
Die Werkzeugbeschichtungstechnologie kann im Allgemeinen in die CVD-Technologie (Chemical Vapor Deposition) und die PVD-Technologie (Physical Vapor Deposition) unterteilt werden, die wie folgt überprüft werden.
1、 Entwicklung der CVD-Technologie
Seit den 1960er Jahren ist die CVD-Technologie in der Oberflächenbehandlung von Hartmetall-Indexwerkzeugen weit verbreitet. Da die für die CVD-Prozessdampfabscheidung benötigte Metallquelle relativ einfach herzustellen ist, kann die Abscheidung von ein- und mehrschichtigen Verbundbeschichtungen wie Zinn, Tic, TiCN, Tibn, TiB2 und Al2O3 realisiert werden. Die Haftfestigkeit zwischen der Beschichtung und dem Substrat ist hoch und die Schichtdicke kann 7 ~ 9 μ m erreichen. Daher waren Mitte und Ende der 1980er Jahre 85% der Hartmetallwerkzeuge in den Vereinigten Staaten mit einer Oberflächenbeschichtung behandelt worden, von denen die CVD-Beschichtung 99% ausmachte; Mitte der 1990er Jahre machten CVD-beschichtete Hartmetallklingen immer noch mehr als 80% der beschichteten Hartmetallwerkzeuge aus. Obwohl die CVD-Beschichtung eine gute Verschleißfestigkeit aufweist, hat der CVD-Prozess auch seine inhärenten Mängel: Erstens ist die Prozessbehandlungstemperatur hoch, was die Biegefestigkeit von Werkzeugmaterialien leicht reduzieren kann; Zweitens befindet sich die Folie in einem Zustand der Zugspannung, der bei Verwendung des Werkzeugs leicht Mikrorisse verursachen kann. Drittens werden die abgas- und abfallenden Flüssigkeiten, die durch das CVD-Verfahren eingeleitet werden, eine große Umweltverschmutzung verursachen, was im Widerspruch zu dem derzeit stark vertretenen grünen Herstellungskonzept steht. Daher sind seit Mitte der 1990er Jahre die Entwicklung und Anwendung der Hochtemperatur-CVD-Technologie bis zu einem gewissen Grad eingeschränkt.
In den späten 1980er Jahren, Krupp Die von widia entwickelte Niedertemperatur-Technologie der chemischen Gasphasenabscheidung (PCVD) hat das praktische Niveau erreicht und ihre Prozesstemperatur wurde auf 450 ~ 650 °C gesenkt, was effektiv η Phase für Zinn-, TiCN- und Tic-Beschichtungen von Gewindeschneidern, Fräsern und Formen verwendet werden kann, aber bisher Das PCVD-Verfahren ist im Bereich der Werkzeugbeschichtung nicht weit verbreitet.
Mitte der 1990er Jahre revolutionierte die neue Technologie der chemischen Gasphasenabscheidung bei mittlerer Temperatur (mt-cvd) die CVD-Technologie. Die Mt-cvd-Technologie ist ein neues Verfahren, das C / N-haltiges organisches Acetonitril (CH3CN) als Hauptreaktionsgas verwendet, um tiCl4, H2 und N2 bei 700 ~ 900 ° C zu zersetzen und chemisch zu reagieren. Die Beschichtung mit dichter faseriger kristalliner Morphologie kann durch mt-cvd-Technologie erhalten werden, und die Schichtdicke kann 8 ~ 10 μ m。 Diese Beschichtungsstruktur hat eine hohe Verschleißfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Zähigkeit und kann Al2O3, Zinn und andere Materialien mit guter Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit, geringer Affinität zu verarbeiteten Materialien und guter selbstschmierender Leistung auf der Schaufeloberfläche durch chemische Hochtemperatur-Gasphasenabscheidung (ht-cvd) abscheiden.
Mt-cvd beschichtete Klinge eignet sich für hohe Geschwindigkeit, hohe Temperatur, große Last und Trockenschneiden, und ihre Lebensdauer kann etwa doppelt so lang sein wie die einer gewöhnlichen beschichteten Klinge. Derzeit wird die CVD-Technologie (einschließlich mt-cvd) hauptsächlich für die Oberflächenbeschichtung von Hartmetall-Drehwerkzeugen eingesetzt. Beschichtete Werkzeuge eignen sich für die Hochgeschwindigkeits-Schruppbearbeitung und das Halbfinieren von mittlerem und schwerem Schneiden. Es kann auch durch CVD-Technologie α-Al2O3-Beschichtung realisiert werden, die derzeit mit der PVD-Technologie schwer zu realisieren ist, so dass die CVD-Beschichtungstechnologie immer noch eine sehr wichtige Rolle beim Trockenschneiden spielt.
2、 Entwicklung der PVD-Technologie
Die PVD-Technologie erschien in den späten 1970er Jahren. Da seine Prozessbehandlungstemperatur unter 500 °C geregelt werden kann, kann es als abschließendes Behandlungsverfahren für die Beschichtung von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen verwendet werden. Da die Schneidleistung von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen durch den Einsatz des PVD-Verfahrens erheblich verbessert werden kann, hat sich diese Technologie seit den 1980er Jahren rasant durchgesetzt. Bis Ende der 1980er Jahre hat der Anteil der PVD-Beschichtung komplexer Schnellarbeitsstahlwerkzeuge in industriellen Industrieländern 60% überschritten.
Die erfolgreiche Anwendung der PVD-Technologie im Bereich der Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge hat in der Fertigungsindustrie auf der ganzen Welt große Aufmerksamkeit erregt. Während der Wettbewerb um die Entwicklung von Hochleistungs- und hochzuverlässigen Beschichtungsanlagen wurde auch eingehender über die Erweiterung seines Anwendungsbereichs, insbesondere in Hartmetall- und Keramikschneidwerkzeugen, geforscht. Die Ergebnisse zeigen, dass der PVD-Prozess im Vergleich zum CVD-Verfahren eine niedrigere Behandlungstemperatur aufweist und keinen Einfluss auf die Biegefestigkeit von Werkzeugmaterial unter 600 °C hat; Der innere Spannungszustand der Folie ist Druckspannung, die sich besser für die Beschichtung von Hartmetallpräzision und komplexen Werkzeugen eignet; Der PVD-Prozess hat keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt und entspricht der Entwicklungsrichtung der modernen grünen Fertigung.
Mit dem Aufkommen der Ära der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ist der Anwendungsanteil von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen allmählich zurückgegangen, und der Anwendungsanteil von Hartmetallwerkzeugen und Keramikwerkzeugen ist gestiegen, was zu einem unvermeidlichen Trend geworden ist. Daher haben sich die Industrieländer seit den frühen 1990er Jahren der Erforschung der PVD-Beschichtungstechnologie von Hartmetallwerkzeugen verschrieben und Haben Mitte der 1990er Jahre bahnbrechende Fortschritte erzielt, die PVD-Beschichtungstechnologie wurde häufig bei der Beschichtungsbehandlung von Hartmetall-Schaftfräsern, Bohrern, Stufenbohrern, Öllochbohrern, Reibahlen, Wasserhähnchen, Gewindebohrern, Wendeschneidplatten, Sonderformfräser, Schweißschneider und so weiter.