新涂层技术达到最佳的附着力

　　我们的FACTS技术系列的第三部分着眼于HiPIMS（高功率脉冲磁控溅射）方法，及其对于机械加工行业的优势。
　　硬度，韧性，和附着力是当今用于加工高硬度材料，高速和干式切削的加工工具的PVD（物理气相沉积）涂层最重要的特征。材料的继续发展和提高，不断为机械加工工具创造出新的，要求更高的挑战。特别是超硬及难加工材料，容易应力硬化的材料，以及具有低热导性的材料，除了已经提到的性能以外，还需要有较高的热和氧化稳定性。
　　鉴于这些性能，新的HiPIMS技术目前正在被用于开发新一代的涂层，与传统的涂层相比，具有显著提高的性能。在加工如镍基合金及奥氏体不锈钢等难以加工的材料时，他们可以以更低的成本，显著的改进机械加工参数，以及大大减少工具的磨损。
机械加工新的推动力
　　最近几年已经看到，用户对脉冲溅射的物理气相沉积过程产生了更加浓厚的兴趣。HiPIMS代表了在脉冲技术领域的最新发展。HiPIMS是由已故的俄罗斯科学家Vladimir Kouznetsov开发的，并拥有专利，它是一种脉冲物理气相沉积的方法，可以实现溅射靶材的高电离。
将兆瓦范围内的高能量功率脉冲加到靶材上，在前方就会产生一个高密度的等离子区域（1019 m-3）。这个密度大大高于常规的直流（DC）溅射方法。高的靶材金属离化率相对于传统的方法，使涂层的结构和特点得到了改进。原因是击中基体的带正电荷的粒子的能量和方向，均受到施加于基体的负电压（偏压）的有利影响。
　　传统的直流溅射方法，是通过提高阴极功率的方法来提高靶材金属的电离。但是，这种方法由于对阴极和将要涂覆的基材增加了热负荷，因此有它的局限性。HiPIMS则解决了这个问题。该方法采用非常高的功率脉冲，只对靶材进行短暂的撞击。随后的一个相对较长的“关闭时间”，确保平均阴极功率保持在较低的水平（1-10千瓦），给靶材冷却下来的时间，并提供较高的工艺稳定性。
更硬并且更有韧性
　　HiPIMS涂层与常规的物理气相沉积涂层相比，其主要优势包括一个较致密的涂层形貌和提高的硬度与杨氏模量的比例。比较常规的纳米结构的（钛，铝）氮涂层，硬度为25 GPa，杨氏模量为460 GPa，新的HiPIMS涂层的硬度高30 GPa，而杨氏模量为368GPa。硬度和杨氏模量之间的比例是衡量涂层韧性的一种方法。理想的情况是有较高的硬度和较小的杨氏模量，例如HiPIMS涂层就是这样。

HiPIMS涂层的细节
HPN 1
用HiPIMS制作的涂层材料3 ± 1微米
特点
组成：（铝，钛，铬）氮
纳米结构的涂层
显微硬度：> 30 GPa
杨氏模量：368 GPa
最佳附着力
 超级合金，钛和难以加工的材料的应用领域
 干式机械加工
 硬机加工（湿式/干式）
 HSC（高速切削）
 HPC（高效率切削）

　　由于硬度和韧性增加，使HPN 1成为切削超耐热合金的一个理想的解决方案。

由于硬度和韧性增加，使HPN 1成为超耐热合金的一个理想的解决方案。
 

　　HiPIMS涂层较高的热稳定性是由于涂层致密的结构，但同时也是由于全新的材料成分。此外，创新的涂层方法使其能够将涂层“锚固”在基体上，从而使涂层的附着力比迄今所使用的涂层提高一倍。当使用锋利的刀具进行间断切削时，例如在超耐高温合金的机械加工时，这是特别有利的。
　　到目前为止，我们已经看到了性能的提高 - 例如，在铣削钛合金时性能提高80％，而在车削铬镍铁合金时性能提高400％。

Stephan Bolz　研发涂层开发PVD
电话：+49（0）24 05 / 44 70 479
stephan.bolz @ (暂不可见)

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