基于4G-CAE多元納米復合涂層技術—高性能工具鍍膜解決方案
發布時間：2023-02-10
高溫合金是制造高溫高熱端部件的關鍵材料,也是大型發電設備,如工業燃氣輪機、氦氣輪機、煙氣輪機、火力發電機等動力裝置的核心材料。目前我國高溫合金生產能力和需求相比仍存在缺口，政府不斷出臺政策支持高溫合金行業的發展，因此，未來行業景氣度確定向上，那么擁有廣闊前景的高溫合金材料，如今刀具加工企業者們下一步將面臨的是需要更高性能工具涂層來迎接這項新的挑戰。
材料特性
高溫合金的加工特性
高溫合金鋼按其化學成分有Fe基、Ni基、Co基3種，并含有許多高熔點合金元素，它們與其他合金構成純度高、組織致密的奧氏體合金。有些元素又與非金屬元素C、N、O等結合成比重小，熔點高的高硬度化合物，還能形成一些具有一定韌性的高硬度的金屬間化合物，同時有些合金元素進入固溶體，使基體強化。高溫合金經長期時效后，又能從固溶體中析出硬質相，進一步使晶格歪扭，這不僅增大了塑性變形阻力，而且由于硬質顆粒的存在，加劇了刀具的磨損。
①切削力較大，為一般鋼材的1.5~2倍；
②切削溫度高，切削溫度約為45#鋼的1.5~2倍；
③加工硬化現象明顯，硬度變化約為原基體的1.5~2倍；
④不易斷屑；
⑤磨料磨損、粘接磨損、擴散磨損同時加劇。
4G-CAE陰極電弧技術具有如下特點和優點：
● 電磁和永磁復合磁場驅動
● 增強等離子體密度
● 有效抑制“微液滴”
● 提高靶材利用率
● 增強等離子體密度
● 有效抑制“微液滴”
● 提高靶材利用率
4G-CAE電弧技術其中特點之一就是電磁和永磁復合磁場驅動，改變了傳統陰極電弧單一永磁場的工作模式。在相同條件下，復合磁場使弧斑均勻細碎，同時在更強磁場的驅動下，陰極電弧放電在靶材表面附近產生的等離子體，會被推向鍍膜區域，大大增強了真空室內的等離子體密度，改善了反應離子鍍膜的環境和條件；從而能顯著改善反應離子鍍膜質量。
同時4G-CAE陰極電弧源在抑制涂層工作中“微液滴”時也更有效。在可變強電磁場的驅動下，弧斑不僅會沿著靶面圓環快速跑動，還會沿著直徑方向來回移動；使得電弧弧斑跑動更快、每個弧斑更細碎（如下圖）、弧斑數量更多。從而降低“微液滴”的尺寸和大大液滴的數量，使得所鍍膜層更加細膩和光澤。
4G-CAE實際放電狀態：在不同放電電流（95A或150A）下，持續放電1秒鐘時間，電弧弧斑在靶面上的分布可以控制均勻。
4G-CAE靶材利用率高：利用電磁場強度容易調整改變的特性，調制弧斑在靶材直徑方向上往返移動，以實現更均勻的靶材燒蝕形貌，提高靶材利用率。靶材利用率可達70%。
（1）氣體離子刻蝕清洗技術
氣體離子源（Gas Ion Source）放電、產生均勻分布的氣體離子，對工件表面進行氣體離子轟擊刻蝕和清洗，可精確控制對工件表面的損傷程度，實現工件表面的徹底清潔和活化；
（2）氣體離子輔助反應鍍膜技術
在鍍膜過程中，GIS持續放電、產生大量均勻分布的反應氣體離子，實現輔助化學反應鍍膜。
（3）第四代陰極電弧技術（4G-CAE）
弧斑跑動更快、數量更多，顯著降低了微液滴的尺寸和大液滴的數量；在陰極電弧靶面放電產生的等離子體能夠被有效的拉進真空室，大大增強了鍍膜區域的等離子體密度；靶面放電燒蝕均勻、容易控制，可靠性穩定性提高。
（4）多元納米晶復合涂層工藝技術
由于AS700系列離子鍍膜機可以最多配置4組不同靶材成份的4G-CAE陰極電弧源系統，容易實現多元納米晶負荷涂層工藝技術（Multiple nano composite coating）。使得刀具的涂層更具通用性，涂層產品趨于標準化；磁控濺射（MS）技術的結合，可以有效的實現多元薄膜的制備，顯著改善膜層中的納米結晶結構和特征。
（5）全面數字智能控制技術
● 智能源擋板系統：一套源擋板系統實現所有靶源和氣體離子源的預濺清洗。
● 智能真空控制模式（VCM0-VCM4）：實現鍍膜過程中真空過程的精確控制。
● 智能溫控系統：實現真空室溫度和加熱器溫度的智能雙溫控制。
● 可移出式下轉架系統：帶來極大的使用和維護方便、提高鍍膜生產的安全性和效率。
● 智能冷卻水循環系統：實現靶源放電的充分冷卻和真空室開門保溫的雙重效果。
● 鍍膜過程一鍵式全自動控制：IPC人機界面（虛擬手動控制面板）；Internet遙控連接技術支持。
● 智能真空控制模式（VCM0-VCM4）：實現鍍膜過程中真空過程的精確控制。
● 智能溫控系統：實現真空室溫度和加熱器溫度的智能雙溫控制。
● 可移出式下轉架系統：帶來極大的使用和維護方便、提高鍍膜生產的安全性和效率。
● 智能冷卻水循環系統：實現靶源放電的充分冷卻和真空室開門保溫的雙重效果。
● 鍍膜過程一鍵式全自動控制：IPC人機界面（虛擬手動控制面板）；Internet遙控連接技術支持。
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