CN107723662A - 一种不同厚度的pvd涂层及其实现装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种不同厚度的PVD涂层及其实现装置。采用本发明的不同厚度的PVD涂层，可以有效的解决表面不在同一平面上的工件、模具或者钻头，在PVD表面处理时表面涂层厚度一致的问题，使得PVD涂层施加给工件的内应力减小，有效的延长工件、模具或者钻头的使用寿命。另外，也能实现粗加工和精加工的工件、模具或者钻头在同一炉中一起涂层，提高了生产效率，节将了不同涂层单开一炉的成本。

Description

一种不同厚度的PVD涂层及其实现装置
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，涉及一种不同厚度的PVD涂层及其实现装置。
背景技术
目前，为了提高硬质合金和高速钢的耐磨损、耐高温、以及润滑性，会在工件、模具或者钻头的表面涂不同的涂层来改善其性能。目前，物理气相沉积(PVD，physicalVaporDeposition)是在现代物理、化学、材料学、电子学等多学科基础上发展起来的一门先进的工程技术。它是将靶材(所镀薄膜材料)在真空环境下，经过物理过程而沉积在衬底(需镀膜工件)表面的过程。目前，PVD涂层在工具、模具和钻头上的应用已经越来越广泛，且性能改善也很明显。
但是，目前的PVD涂层通常都是追求均匀厚度，所以采用的大盘也是三维旋转式的，第一维的旋转为大盘本身的旋转，第二维的旋转为树的旋转，第三维的旋转为刀的旋转。采用此设备，最大的优势在于最终获得的涂层厚度会很均匀，但是也有个缺陷，就是需镀膜工件的表面上镀的涂层的厚度都是一致的。也就是说，采用三维旋转式的大盘，无法做出镀膜厚度不一致的PVD涂层。但是，对于一些特殊的工件、模具或者钻头而言，需要其一部分的涂层厚度稍薄或者不一致，这样才能保证工件、模具或者钻头整体的应力，使得使用寿命能够更多的延长。又或者，在同一炉中需要粗加工和精加工不同的工件、模具或者钻头，粗加工的通常都需要厚涂层，而精加工的通常需要薄涂层，那么在同一炉中就比较难以实现。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提出一种不同厚度的PVD涂层及其实现装置。采用本发明的不同厚度的PVD涂层，可以有效的解决表面不在同一平面上的工件、模具或者钻头，在PVD表面处理时表面涂层厚度一致的问题，使得PVD涂层施加给工件的内应力减小，有效的延长工件、模具或者钻头的使用寿命。另外，也能实现粗加工和精加工的工件、模具或者钻头在同一炉中一起涂层，提高了生产效率，节将了不同涂层单开一炉的成本。
一种不同厚度的PVD涂层，其特征在于，其包括基体1、结合层2、功能层3，功能层可以是单个涂层，也可以是两个不同的涂层经过单次或多次循环实现的。其中结合层2包括厚结合层21和薄结合层22，功能层包括厚功能层31和薄功能层32。
进一步的，结合层2为AlCr70/30，TiAl50/50、Ti、AlTi60/40、Cr的其中一种，结合层2的厚度为0.01-0.8um。较为具体的，当结合层2为AlCr70/30时，结合层2厚度为0.2-0.3um或者0.5-0.8um；当结合层2为TiAl50/50或者Ti时，结合层2厚度为0.03-0.15um；当结合层2为AlTi60/40时，结合层2厚度为0.03-0.15um；当结合层2为Ti时，结合层2厚度为0.002-0.01um；当结合层2为Cr时，结合层2厚度为0.01-0.08um。
进一步的，功能层3为AlCr70/30，TiSi85/15，TiAl50/50，Ti，AlTi67/33，AlTi60/40，Cr中的一种，或者两种不同的涂层经过单次或多次循环实现的。最终，功能层3的总厚度为0.12um或者1.19-2.2um。
在一些实施案例中，不同厚度的PVD涂层在同一个工件、模具或者钻头上实现。在另一些实施案例中，不同厚度的PVD涂层在不同的工件、模具或者钻头上实现。
一种不同厚度的PVD涂层是通过如下装置实现的：一种应用于真空涂层领域的新型的工件架，其包括：工件架大盘4、工件架小盘、拨叉6、固定支架7和挡板8。所述的工件架大盘4上安装有多个工件架小盘，所述的工件架小盘上安装有多个工件架套管，每个工件架小盘安装有一个或多个拨叉6，每个拨叉6提供一个或多个触点。所述的工件架小盘和拨叉6分别通过工件架小盘的主轴和拨叉杆61固定在固定支架7上。所述的挡板8通过固定装置固定在拨叉杆61上。
进一步的，所述的挡板8的固定装置为一环形，环形上有两个大小不等的螺丝孔。在安装挡板8时，将挡板8***环形嵌口，然后将小螺丝830***小螺丝孔后拧死，将挡板8安装在环形固定装置800上。接着，将环形装置穿插在拨叉杆61上，并调节至需要薄涂层的高度，最终将大螺丝820***大螺丝孔后拧死，将挡板8通过环形固定装置800安装在拨叉杆61上。
进一步的，所述的挡板8和环形固定装置800为不锈钢材质，因为不锈钢的材质较为稳定。另外，所述的挡板8和环形固定装置800需要定期进行喷砂处理，通常喷砂处理的周期为1-5月。
进一步的，所述的挡板8的数量为1个或者多个。具体的，根据同一炉中需要涂薄涂层的工件的数量而定，也就是说，需要涂薄涂层的工件量越多，挡板8的数量也就越多。挡板8的安装位置即为薄涂层的位置。
进一步的，实现不同厚度的PVD涂层的工件架是按照如下方式工作的：在涂层过程中，工件架底部有传动轴，传动轴会使得整个大盘4旋转起来(公转)。大盘4旋转(公转)的时候带动小齿轮，小齿轮上是工件小盘，工件小盘在小齿轮的带动下也会旋转(自转)。拨叉6拨动小齿轮，使得刀旋转，也就是说拨叉6与工件架小盘之间有一个或者多个触点，在触点的连接下会改变每个工件套管的旋转角度。这样，通过大盘4的三维旋转，就保证了工件在涂层的过程中能够被涂布得很均匀。又因为在涂薄涂层的地方已经安装了挡板8，那么挡板8会在大盘4三维旋转的过程中均匀的阻挡掉一些涂层，使得涂层相较于其他的地方变薄，但是涂层均匀。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的权利要求。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
附图说明
图1为本发明的具有不同厚度的PVD涂层的剖视结构示意图。
图2为现有技术的工件架示意图。
图3为具体实施案例1的工件架示意图。
图4为具体实施案例2的工件架示意图。
图5为挡板和挡板固定装置的结合的主视图。
图6为挡板和挡板固定装置的结合的侧视图。
主要元件符号说明：
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
具体实施案例1：
一种不同厚度的PVD涂层，其特征在于，其包括基体1、结合层2、功能层3。其中结合层2包括厚结合层21和薄结合层22，功能层3包括厚功能层31和薄功能层32。所述的结合层2为AlCr70/30涂层，厚结合层21的厚度为0.5um，薄结合层22的厚度为0.3um；所述的功能层3为AlCr70/30涂层和TiSi85/15涂层经过四次循环实现的，最终厚功能层31的厚度为1.32um，薄功能层32的厚度为0.79um。
在本实施案例中，需要厚涂层的工件为粗加工的钻头，需要薄涂层的工件为精加工的钻头，其使用的涂层是一致的，但是涂层的厚度不同。由于需要薄涂层的量只有一个工件小盘上的一组工件架，故只需要在相邻的拨叉杆61上安装一个挡板8。
一种不同厚度的PVD涂层是通过如下装置实现的：一种应用于真空涂层领域的新型的工件架，其包括：工件架大盘4、工件架小盘、拨叉6、固定支架7和挡板8。所述的工件架大盘4上安装有多个工件架小盘，所述的工件架小盘上安装有多个工件架套管，每个工件架小盘安装有一个或多个拨叉6，每个拨叉6提供一个或多个触点。所述的工件架小盘和拨叉6分别通过工件架小盘的主轴和拨叉杆61固定在固定支架7上。所述的挡板8通过固定装置固定在拨叉杆61上。
进一步的，所述的挡板8的固定装置为一环形，环形上有两个大小不等的螺丝孔。在安装挡板8时，将挡板8***环形嵌口，然后将小螺丝830***小螺丝孔后拧死，将挡板8安装在环形固定装置800上。接着，将环形装置穿插在拨叉杆61上，并调节至需要薄涂层的高度，最终将大螺丝820***大螺丝孔后拧死，将挡板8通过环形固定装置800安装在拨叉杆61上。
进一步的，实现不同厚度的PVD涂层的工件架是按照如下方式工作的：在涂层过程中，工件架底部有传动轴，传动轴会使得整个大盘4旋转起来(公转)。大盘4旋转(公转)的时候带动小齿轮，小齿轮上是工件小盘，工件小盘在小齿轮的带动下也会旋转(自转)。拨叉6拨动小齿轮，使得刀旋转，也就是说拨叉6与工件架小盘之间有一个或者多个触点，在触点的连接下会改变每个工件套管的旋转角度。这样，通过大盘4的三维旋转，就保证了工件在涂层的过程中能够被涂布得很均匀。又因为在涂薄涂层的地方已经安装了挡板8，那么挡板8会在大盘4三维旋转的过程中均匀的阻挡掉一些涂层，使得涂层相较于其他的地方变薄，但是涂层均匀。
具体实施案例2：
一种不同厚度的PVD涂层，其特征在于，其包括基体1、结合层2、功能层3。其中结合层2包括厚结合层21和薄结合层22，功能层3包括厚功能层31和薄功能层32。所述的结合层2为TiAl50/50涂层，厚结合层21的厚度为0.15um，薄结合层22的厚度为0.03um；所述的功能层3为TiAl50/50涂层，厚功能层31的厚度为1.5um，薄功能层32的厚度为0.3um。
在本实施案例中，需要厚涂层的工件为粗加工的钻头，需要薄涂层的工件为精加工的钻头，其使用的涂层是一致的，但是涂层的厚度不同。由于需要精加工的钻头分布在两个工件架小盘上，其中一个工件架小盘上有一组需要精加工的钻头，另外一个工件架小盘上有两组需要精加工的钻头，故总共需要三个挡板8来实现薄涂层。三个挡板8分别安装在两个拨叉杆61上，这两个拨叉杆61分别与两个工件架小盘相连。
一种不同厚度的PVD涂层是通过如下装置实现的：一种应用于真空涂层领域的新型的工件架，其包括：工件架大盘4、工件架小盘、拨叉6、固定支架7和挡板8。所述的工件架大盘4上安装有多个工件架小盘，所述的工件架小盘上安装有多个工件架套管，每个工件架小盘安装有一个或多个拨叉6，每个拨叉6提供一个或多个触点。所述的工件架小盘和拨叉6分别通过工件架小盘的主轴和拨叉杆61固定在固定支架7上。所述的挡板8通过固定装置固定在拨叉杆61上。
进一步的，所述的挡板8的固定装置为一环形，环形上有两个大小不等的螺丝孔。在安装挡板8时，将挡板8***环形嵌口，然后将小螺丝***小螺丝孔后拧死，将挡板8安装在环形固定装置800上。接着，将环形装置穿插在拨叉杆61上，并调节至需要薄涂层的高度，最终将大螺丝820***大螺丝孔后拧死，将挡板8通过环形固定装置800安装在拨叉杆61上。
进一步的，实现不同厚度的PVD涂层的工件架是按照如下方式工作的：在涂层过程中，工件架底部有传动轴，传动轴会使得整个大盘4旋转起来(公转)。大盘4旋转(公转)的时候带动小齿轮，小齿轮上是工件小盘，工件小盘在小齿轮的带动下也会旋转(自转)。拨叉6拨动小齿轮，使得刀旋转，也就是说拨叉6与工件架小盘之间有一个或者多个触点，在触点的连接下会改变每个工件套管的旋转角度。这样，通过大盘4的三维旋转，就保证了工件在涂层的过程中能够被涂布得很均匀。又因为在涂薄涂层的地方已经安装了挡板8，那么挡板8会在大盘4三维旋转的过程中均匀的阻挡掉一些涂层，使得涂层相较于其他的地方变薄，但是涂层均匀。
以上所述实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种不同厚度的PVD涂层，其特征在于，其包括基体、结合层、功能层，功能层可以是单个涂层，也可以是两个不同的涂层经过单次或多次循环实现的，其中结合层包括厚结合层和薄结合层，功能层包括厚功能层和薄功能层。
2.如权利要求1所述的不同厚度的PVD涂层，其特征在于：所述的结合层为AlCr70/30，TiAl50/50、Ti、AlTi60/40、Cr的其中一种，结合层的厚度为0.01-0.8um。
3.如权利要求1所述的不同厚度的PVD涂层，其特征在于：所述的结合层为AlCr70/30时，结合层厚度为0.2-0.3um或者0.5-0.8um；当结合层为TiAl50/50或者Ti时，结合层厚度为0.03-0.15um；当结合层为AlTi60/40时，结合层厚度为0.03-0.15um；当结合层为Ti时，结合层厚度为0.002-0.01um；当结合层为Cr时，结合层厚度为0.01-0.08um。
4.如权利要求1所述的不同厚度的PVD涂层，其特征在于：功能层为AlCr70/30，TiSi85/15，TiAl50/50，Ti，AlTi67/33，AlTi60/40，Cr中的一种，或者两种不同的涂层经过单次或多次循环实现的，功能层的总厚度为0.12um或者1.19-2.2um。
5.实现权利要求1所述的不同厚度的PVD涂层的工件架，其包括：工件架大盘、工件架小盘、拨叉、固定支架和挡板，所述的工件架大盘上安装有多个工件架小盘，所述的工件架小盘上安装有多个工件架套管，每个工件架小盘安装有一个或多个拨叉，每个拨叉提供一个或多个触点，所述的工件架小盘和拨叉分别通过工件架小盘的主轴和拨叉杆固定在固定支架上，所述的挡板通过固定装置固定在拨叉杆上。
6.如权利要求5所述的工件架，其特征在于：所述的挡板和环形固定装置为不锈钢材质。
7.如权利要求5所述的工件架，其特征在于：所述的挡板和环形固定装置需要定期进行喷砂处理，通常喷砂处理的周期为1-5月。
8.如权利要求5所述的工件架，其特征在于：所述的挡板的数量为1个或者多个。
9.如权利要求5所述的工件架的应用方法，其特征在于：在涂层过程中，工件架底部有传动轴，传动轴会使得整个大盘旋转起来，大盘旋转的时候带动小齿轮，小齿轮上是工件小盘，工件小盘在小齿轮的带动下也会旋转，拨叉拨动小齿轮，使得刀旋转，也就是说拨叉与工件架小盘之间有一个或者多个触点，在触点的连接下会改变每个工件套管的旋转角度；通过大盘的三维旋转，就保证了工件在涂层的过程中能够被涂布得很均匀，又因为在涂薄涂层的地方已经安装了挡板，那么挡板会在大盘三维旋转的过程中均匀的阻挡掉一些涂层，使得涂层相较于其他的地方变薄，但是涂层均匀。
10.如权利要求5所述的工件架，其特征在于：所述的挡板的固定装置为一环形，环形上有两个大小不等的螺丝孔；在安装挡板时，将挡板***环形嵌口，然后将小螺丝***小螺丝孔后拧死，将挡板安装在环形固定装置上；接着，将环形装置穿插在拨叉杆上，并调节至需要薄涂层的高度，最终将大螺丝***大螺丝孔后拧死，将挡板通过环形固定装置安装在拨叉杆上。
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