在刀具基体表面镀覆复合耐磨粒子,或是镀覆多元合金材料,对于提高刀具的使用寿命,降低生产制造的成本,具有重大意义。良好的刀具涂层对于金属表面保护层的防护,功能层的应用,装饰层的性能,均有直接的影响。不过,很多CVD刀具涂层存在与基体表面结合力不足的问题,既影响刀具涂层正常发挥作用,也对刀具基体产生不良影响。要想解决这一问题,首先要了解影响刀具涂层结合力因素都有哪些。下面,小编为大家分享一下相关知识吧。
一、基体材料
涂层的结合力与基体性质有密切关系。在金属表面上施镀,结合力主要表现为金属与金属间的键合,而在非金属上施镀,结合力则主要表现为机械的咬合。金属间的键合,不仅是涂层与基体在彼此表面上靠这种力结合,而且在涂层增厚的过程中,金属晶格的长大也是靠这种力。一般来讲,基体硬度越高,金属键合力越大,涂层与基体结合力就越好。此外,如果基体较软,受到较小的力,基体局部就会发生塑性变形,从而很容易导致涂层的破坏,限制涂层功能的发挥。
二、基体表面光洁度
人们从生产实践中总结出,对于基体表面特别光滑的情况下,基体表面经过细砂处理,使基体具有一定的粗糙度,便于涂层与基体除了金属的键合作用外,还增加机械咬合,从而提高涂层结合力。
三、涂层应力
涂层应力是由涂层与基体的热膨胀系数不同而产生的。例如:Ni-P涂层从90℃冷却到室温时,它的收缩率为0.1%,而黄铜或铝材,因其热膨胀系数高于Ni-P涂层,表现为张应力,涂层则表现为压应力,反之,热膨胀系数较小的基材如Ti、Be,则使涂层表现为张应力。张应力会导致涂层开裂、起皮甚至剥落,这样会大大降低涂层的结合力,有时还会增加涂层的孔隙率,导致镀件的耐腐蚀性降低。适当的压应力有助于涂层结合力的提高。
刀具涂层技术
四、镀前预处理
镀前除油、基体活化工序等是影响涂层结合力的重要因素。必须根据基体的性质选择前处理的工艺。
1、除油
一般来讲,如果金属基体表面存在大量油污时,应首先使用有机溶剂如甲苯、二甲苯、汽油等除去大量的油污,然后使用碱性除油液。除油以后反复用去离子水冲洗,先用热水冲洗,再用冷水冲洗。当表面油污除尽时,基体表面应该有一层连续的水膜覆盖。
2、除锈
酸类对锈蚀物的溶解作用,以及酸类与金属基体反应产生氢气时对锈蚀物机械剥离作用,使基体表面清洗干净。
3、活化
活化的目的是除去金属表面上极薄的一层氧化膜,使金属表面呈现金属的晶体组织,便于基体原子排列,从而提高涂层与基体的结合力。
五、涂层工艺
镀液的组成、pH值的大小以及温度等都会对镀层的结合力产生影响,一般来讲,酸性镀液比碱性镀液得到镀层结合力要高。如果镀液温度和pH值在工件施镀的过程中,产生波动状况,会引起镀层的不同层状组织,降低镀层的结合力。
另外,在施镀过程中,镀层沉积速度过大,表面的氢原子来不及逃逸,附着在镀层表面,使镀层内部易形成针状的孔隙,导致镀层原子生长不连续,镀层表面较粗糙,与基体的结合力自然较差,同时也会影响镀层耐蚀性能。
六、热处理
热处理能导致金属原子的扩散运动,镀层与基体间由原来的机械咬合,转化为金属键的结合,一旦形成金属键,结合力将会大大地提高。当选定某一温度时,长时间热处理后,使镀层与基体间形成一层很厚的扩散层时,有利于金属键的形成。
影响刀具涂层结合力因素主要就是上述六点,实际上不仅是刀具,在其他工件基体表面镀膜以上因素也有很大影响,因此要注意减少上述因素的影响,从根源解决问题,材料科技有着丰富的刀具涂层生产经验,刀具涂层技术精湛,欢迎有需要的客户致电咨询。