化学气相沉积技术在冷拔模具上的应用

一、概况

化学气相沉积（CVD）技术是近年来国际上发展和应用较广的一门先进技术，尤其在电子、半导体、机械、仪表、宇航等领域的应用发展极其迅速。所谓化学气相沉积（简称CVD），就是利用化学反应的原理，从气相物质中析出固相物质沉积于工作表面形成镀层薄膜的新工艺。通常使用的涂层有：TiC、TiN、Ti（C.N）、Gr7O3、Al2O3等。以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数，高的抗磨能力，高的抗接触疲劳能力，高的表面强度，保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。

该项技术在冷拔模具上的推广应用，对传统的冷拔模具的制造是个突破。原来模具的抗磨能力，抗接触疲劳能力及摩擦系数等机械性能是靠模芯材料来实现的，采用该技术后，基体材料的这些性能已为涂层所替代。

二、工艺特点

1. 由于CVD技术用于模具表面处理，大大增强了模具基体的强度，故采用硬质合金模具冷拔时的工况须稳定，减少冲击因素，以免模具崩裂。

2. CVD硬质深层只有10μm厚，带来了模具无法重磨的矛盾，因此在制模前要预计模芯镶套，以及材料拉拔过程中反弹等影响尺寸精度等因素。

3. TiN涂层置于空气下，升温至600℃开始氧化，并随温度升高，时间增加氧化愈严重，被氧化的深层将失去抗磨、抗粘结等性能，从而影响模具的寿命，因此CVD模具镶套宜采用冷压配的方法，若采用热镶套，温度应控制在600℃以下。

三、应用情况

1. 目前主要对高速连续拉拔模具、不锈钢和小规格的异型模具所用YG8硬质合金模芯进行高温气相沉积（900℃~1050℃），主要沉积物为TiC、Ti（C.N）、TiN三种复合涂层。其中与硬质合金直接接触的是TiC沉积，它与基体有良好的结合强度，厚4μm；中间一层为Ti（C.N）沉积，厚4μm；表面一层为TiN沉积，呈金黄色，厚2μm。

2. CVD技术用于冷拔模具，在型钢拉拔过程中，效果是十分明显的，主要表现在：模具寿命提高，一般情况下，比未经CVD处理模具寿命提高3倍以上，润滑条件大为改善，尤其在高速拔制和不锈钢材料拔制，效果尤为明显；模具耐磨性好，产品尺寸稳定，摩擦系数低，拔制力下降。

目前CVD技术主要对硬质合金模具进行表面处理，今后趋势是以模具钢来替代硬质合金。此类模具的综合性能将更为完美。