模具涂层 减少摩擦力

刀具涂层
刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）技术和物相沉积（PVD）技术两大类，分别评述如下。
　　一、CVD技术的发展
　　二十世纪六十年代以来，CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。由于CVD工艺气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、Al2O3等单层及多元多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强度较高，薄膜厚度可达7～9μm，因此到八十年代中后期，美国已有85%的硬质合金工具采用了表面涂层处理，其中CVD涂层占到99%；到九十年代中期，CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占80%以上。
　　尽管CVD涂层具有很好的耐磨性，但CVD工艺亦有其先天缺陷：一是工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；二是薄膜内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；三是CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染，与目前大力提倡的绿色制造观念相抵触，因此自九十年代中期以来，高温CVD技术的发展和应用受到一定制约。

应用
蒙皮涂层
能防护铝合金不受高速飞行时风沙和雨水冲蚀，不受海水和航空燃料的腐蚀并能改善空气动力学性能。涂层应经得住 200°C左右瞬间温度变化和强烈的日光辐照。飞机体积很大，烘烤条件受到限制，必须选用自干固化涂料，如丙烯酸或聚氨酯涂料。
发动机涂层
整台发动机，从风扇到尾喷管的主要部件无不使用涂层。发动机涂层按用途分为抗氧化耐腐蚀涂层、隔热涂层、耐磨涂层和封严涂层。
①抗氧化耐腐蚀涂层：早期发动机因工作时间短而高温合金又含有足够的铬、本身能抗氧化，所以不施加涂层。然而，随着发动机寿命的延长和温度的提高，以及高温镍基合金中铬含量降到原有的50%，已不能抵抗高温氧化和热腐蚀，需要涂层防护。高温氧化和热腐蚀是涡轮叶片损坏的主要原因,可使工作寿命缩短到300小时。涂覆涂层后高温部件工作寿命可延长2～3倍。压气机转子和静子叶片使用含铝磷(铬)酸盐涂层保护。燃烧室既可使用高温搪瓷又可涂覆含铝磷(铬)酸盐涂层。涡轮转子和静子叶片多用加有铬、钛、硅、钇等改性元素的铝化物扩散涂层或扩散障涂层。加力燃烧室使用高温搪瓷或陶瓷涂层。 发展中的金属-铬-铝-钇包覆涂层的使用寿命比扩散涂层增加一倍以上，使用温度达1100°C。这种涂层常与氧化锆基隔热涂层组合使用，可降低温度50～100°C。
②耐磨涂层：影响发动机寿命的另一个因素是高温磨损，包括撞击磨损和微振磨损。爆炸喷涂或等离子喷涂碳化钨-钴、碳化铬-镍铬涂层为有效。涂覆后，零件的耐磨损寿命可延长7～100倍，已在大型运输机的发动机上广泛使用。
③封严涂层：涂覆在发动机气流通道的间隙部分。涡轮的径向间隙每增大0.13毫米，发动机单位耗油量约增加0.5%；反之,减少0.25毫米,涡轮效率提高1%。另外，减少压气机的径向间隙还可以提高发动机的抗喘振能力，从而改善飞行安全性。常用的封严涂层要求硬度适中,既有强度又便于刮削。滑石粉涂层和镍-石墨涂层已获应用。正在研制中的氧化锆涂层能承受1300°C的高温。

的使用寿命。此外，由于涂层自身的热传导系数比刀具基体和加工材料低的多，能有效减少摩擦所产生的热量，形成热屏障，改变热量的散失途径，从而降低刀具与工件、刀具与切削之间的热冲击和力冲击，有效地改善刀具的使用性能。
刀具磨损机理研究表明，在高速切削时，刀刃温度可达900℃，此时刀具磨损不仅是机械摩擦磨损(刀具后面磨损)，还有粘结磨损、扩散磨损、摩擦氧化磨损(刀具刀刃磨损及月牙洼磨损)和疲劳磨损，这5种磨损直接影响刀具的使用寿命。

在硬度高的，耐磨涂层中添加纳米相，可进一步提高涂层的硬度和耐磨性能，并保持较高的韧性。
将纳米颗粒加入到表面涂层中，可以达到减小摩擦系数的效果，形成自润滑材料，甚至获得**润滑功能。在一些涂层中复合C60，巴基管等，制备出**级润滑新材料。涂层中引入纳米材料，可**地提高材料的耐高温、抗氧化性。如：在Ni的表面沉积纳米Ni-La203涂层，由于纳米颗粒的作用，阻止了镍离子的短路扩散，改善了氧化层的生长机制和力学性质。
纳米材料涂层可以提高基体的腐蚀防护能力，达到表面修饰、装饰目的。在油漆或涂料中加入纳米颗粒，可进一步提高其防护能力，能够耐大气，紫外线侵害，从而实现防降解，防变色等功效；另外，还可以在建材产品，如卫生洁具、室内空间、用具等中运用纳米材料涂层，产生杀菌、保洁效果。

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