奈米塗層技術到底是什麼？怎樣應用在壓鑄模具上？

一、奈米材料與奈米塗層簡介1、什麼是奈米材料？

（1）奈米（nanometrer）是一個度量單位，1奈米（nm）等於10-9米。 （2）奈米材料（nano material），就是指用直徑達到奈米級（1~100nm）的微小粒子製成的各種材料。

2、為何奈米材料的效能比普通材料更優？

當構成物質的顆粒尺寸進入奈米尺度，特別是幾個奈米時，因其內部粒子間的結構形態將發生根本性變化，從而使得一系列的物理效能都更加最佳化，甚至發生本質上的變化，比如硬度、韌性、耐熱性、防腐效能等等。

3、奈米塗層（也稱奈米薄膜）

奈米薄膜具有的光，電，熱以及機械方面的效能等方面的獨特功能。

二、我們的奈米塗層1、我們的奈米塗層屬於金屬陶瓷材料，有金屬和陶瓷雙重特性，如下所述：

（1）塗層硬度極高，是刀具，模具鋼材硬度的3倍以上，甚至可達5000HV以上（陶瓷特性） （2）塗層細膩光滑，與鋼材之間的摩擦係數小（陶瓷特性）： （3）塗層與金屬不易粘黏，可以防止積屑，提高被加工件表面質量（陶瓷特性）： （4）良好的韌性，耐衝擊，耐碰撞，可用於壓鑄模具、衝壓模具（金屬特性） （5）良好的熱穩定性，部分塗層甚至可以承受1200℃以上的工作溫度（陶瓷特性） （6）塗層晶粒極其微小，結構極為緊密，故有良好的耐酸鹼腐蝕效能 （7）塗層無毒無害，且環保，可用於醫療器械，人工環節食品加工的刀工具（例如：果汁刀片機）等 （8）可導電，導磁（金屬特性）

2、應用中表現出的優點主要有：

（1）刀具，模具的耐磨性大大增強，使用壽命提高3~10倍，甚至更高，使得客戶成本大大降低； （2）減少換刀，修模的時間，提高生產效率； （3）產品表面質量提高，且不良率下降； （4）塗層的厚度很薄，僅為1-5μm左右（0。001um-0。005mm），故一般不會影響刀具，模具的尺寸精度。

三、對工件的要求1、材質

（1）一般要求是金屬材料，如模具鋼、高速鋼、硬質合金、不鏽鋼、銅、鋁合金等。 （2） 需要的工件必須能夠承受至少200~650℃而不能熔化或碳化，故不能是塑膠、橡膠、紙張、棉麻、木材等材料。 （3）工件要能導電，一般不能是陶瓷、玻璃等。

2、鋼件熱處理回火溫度

（1）對鋼件熱處理回火溫度的要求 ①回火溫度必須高於鍍膜溫度。因為如果工件回火溫度低於鍍膜溫度，就會導致工件材料硬度下降，下降程度會因具體材料和溫度不同而不同，可能會是幾度到20度以上（HRC） ②不論回火溫度如何，我司在鍍膜過程中只能選擇比熱處理回火溫度更低的溫度處理，才能保證工件硬度不下降。 ③一般的回火溫度有：a． 高溫：500℃以上b． 中溫：350℃左右c． 低溫：200℃左右

※注：

實際上，熱處理廠可以根據不同的材料、不同的要求設計出不同溫度引數的回火工藝，並不單純是上述幾個數值。（2）我司鍍膜的溫度 ①根據不同的要求，我司的鍍膜溫度可以作三種選擇：a． 高溫：500℃b． 中溫：320℃c． 低溫：180℃ ②不同的鍍膜溫度鍍的薄膜的特性會有些許差異，用TiN（氮化鈦）舉例說明：a． 顏色：高溫鍍的就會更金黃、光亮；低溫鍍的就會相對淡一些。b． 耐磨性：低溫鍍的相對於高溫鍍的耐磨性要差一些。（3）如何選擇回火溫度 ①無論何種材料，選擇不同的回火溫度所得到的硬度值一般是不一樣的。 ②如果在硬度、韌性等基本要求都可以滿足的情況下，請儘量選擇更高的回火溫度，以便於我們鍍膜處理可以選擇更高的溫度，以達到更佳的效果。 ③並非任何材料都可以選擇高溫回火，因為有些材料選擇高溫回火比低溫回火得到的硬度值相差很多，甚至可能達到20HRC。 ④不同的材料，其熱處理特性也是不同的。應如何選擇適合的回火溫度，最後諮詢您的熱處理供應商（別忘了將您對工件硬度和需要鍍膜的要求告訴他）。

3、工件外形與鍍面

（1）工件最大尺寸： ①細長件：長度≤1000mm； ②圓柱形大模具，圓柱面未塗層重點：最大尺寸≤Φ800*800mm； ③板狀大模具，板的一面為塗層重點：最大尺寸≤800（長）*650（寬）*450（高）mm。（2）工件上必須有不需要塗層的部位（如柄部、孔、螺紋、臺階等），以便於塗層中用於支撐和固定工件。（3）對於要求塗層的內孔，要求孔徑≥孔深，否則不能保證內孔深處塗層厚度和質量。（4）為了保證使用重點面的塗層質量，客戶須明確告知“使用重點部位”、“可鍍可不鍍的部位”、“一定不能鍍的部位”，最好不要為追求美觀而要求全鍍。

4、工件表面狀況

（1）工件一定要是已經過精加工，完全成型並且是可用的，塗層是所有制作工序中的最後一道工序。（2）工件一定要做好防鏽工作，如塗抹防鏽油等。（3）工件表面不能做滲碳、滲氮、氧化、TD、噴漆、電鍍等處理。

5、工件結構

（1）工件上不能有密閉的中空結構，因為密閉的空氣受熱後膨脹，其壓力會引起爆裂。（2）工件上如果有細長孔、縫隙（如噴水鑽的注水孔）等，孔內或縫隙不能阻塞，否則殘留的油汙等會影響鍍膜（同理，壓鑄塑膠模具試模後，殘留的膠料要清理乾淨）。（3）鑲嵌件，如果可用拆分的，就拆開鍍，然後再組合使用；如果不開拆分的，要絕對保證鑲嵌內部不能有油汙，否則會影響鍍膜。（4）焊接件，要注意兩個問題： ①焊接材料能否承受450℃高溫而不熔化，一旦熔化，會造成焊接和突出的異常； ②工件的精度是否允許焊接處在承受450℃高溫的變形量，否則不宜做塗層。

6、包裝

（1）任何工件在交我司做塗層的運輸途中，均需要有包裝，且包裝必須能保證工件的安全。（2）對於鋒利刃具，如銑刀、絲攻、鉸刀等，建議採用每隻產品之間都有區隔的包裝方式。（3）對於較重的大型件，如果採用快遞或貨運，一定要有足夠強度的包裝箱，以保證運輸途中不被損傷。

五、PVD塗層與其他表面處理的比較1、CVD簡介（Chemical Vapor Deposition——化學氣相沉積）

（1）將各種化學反應物質：如四氯化鈦（TiCl4）和甲烷（CH4）等含碳氣體（或其它碳氮氣體）蒸氣等通入反應爐體內，在高溫（900~1200℃）狀態下，TiCl4中的鈦（Ti）和碳氫化合物中的碳（C）在模具表面進行化學反應，從而生成一層金屬化合物塗層碳化鈦（TiC）。利用不同的反應物，可得到不同的薄膜，如TiN、Ti（CN）、CrC等等。（2）CVD的優點： ①鍍膜與基材的附著性優良； ②複雜的形狀都可以處理：如深孔、內管、細縫等。（3）CVD的優點： ①鍍膜溫度太高，對基材和反應裝置的耐熱性要求很高，很多工件難以承受； ②高溫使基材尺寸變化和變形嚴重，故適於精密度高的工件； ③對於要求工件區域性鍍膜，難以實現； ④活潑性氣體源的使用，製程中有爆炸、毒性氣體洩漏等隱患，且對環境有汙染。

2、TD簡介（Thermal Diffusion Coating Process——熱擴散法碳化物覆層處理）

（1）在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至800~1200℃，然後加入相應的碳化物形成粉末（如鈦、鋇、鈮、鉻），再將鋼或硬質合金工件放入坩堝中浸漬保溫1~2小時，加入元素將擴散至工件表面並與鋼中的碳發生反應形成碳化物層（如：VC—碳化釩；CrC—碳化鉻），所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。（2）TD最主要適合於以下鉻鋼的工件。

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