浅析硬质涂层的发展现状及未来趋势

    经过数十年的发展，硬质涂层的发展已经上了一个新的台阶。从二十世纪七十年代化学气相沉积（CVD）技术制备TiN开始，经历了物理气相沉积技术的出现，TiAlN涂层的广泛应用，直至如今的AlTiN，CrAlN，TiAlSiN，金刚石等一系列新型涂层的诞生和应用。硬质涂层已经呈献百花齐放的态势。　　　　硬质涂层的市场随着加工技术的更高要求而不断扩大，在国内也具有越来越大的市场。硬质涂层在工具上的应用按照市场占有量的划分主要为：刀具涂层70％，模具涂层25％，零部件涂层5％。硬质涂层技术主要有阴极电弧离子镀技术和磁控溅射技术。目前国际上最富盛名的涂层公司主要有瑞士的Balzers，Platit和Sulzer，德国的CemeCon和PVT，英国的Teer等公司。其中，只有CemeCon和Teer公司是采用磁控溅射技术，而其它公司都以阴极电弧离子镀技术为主。电弧技术和磁控溅射技术的区别主要为：电弧技术可以获得接近90％的离化率和较快的沉积速率，但存在液滴的问题；磁控溅射技术可以获得平整的表面，但离化率和沉积速率都相对较低。　　　　目前，两种技术都在不断向前发展。Balzers公司采用的是最传统的小圆弧技术，但是通过提高圆弧靶的直径的方式，提高了冷却效率，使得液滴的尺寸相对传统圆弧更小。PVT公司采用的是矩形电弧技术，用增大面积和加长电弧运动轨迹的方法提高靶材的冷却，使得液滴尺寸小于1微米。Platit公司采用的是柱状电弧技术，在电弧工作的同时，靶管旋转，使靶材获得充分的冷却，其宣称的液滴尺寸为0.01微米量级。磁控溅射技术也在不断进展，Teer公司提出的闭合磁场非平衡磁控溅射技术能够大幅度提高离化率，成为磁控溅射膜层质量提升的关键。随着中频孪生磁控技术和非平衡磁控溅射技术的结合，磁控溅射技术已经能够获得与电弧技术相当的优质膜层。　　　　2000年以后，在国内许多城市都出现了很多国外公司的硬质涂层加工中心。尤其以长江三角洲居多，Balzers，CemeCon，IonBond，Hauzer等在苏州建厂，Platit，Teer，Sulzer在上海建厂，更多厂家在常州设有设备。同时，PVT在哈尔滨和东莞，Balzers在天津、汉中、成都、株洲都开始设立加工中心。还有很多世界上二三流的公司也涌入国内，在广东，上海，天津等地从事镀膜服务。工具的硬质涂层服务有地域性的限制。这通常是由于工具使用厂家比较分散，且对工具涂层时间要求常为2到3天而形成的。从国际经验看，一个涂层加工中心的有限服务范围为200公里。　

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