Apariția tehnologiei de acoperire în vid a fost relativ recentă. Pe arena internațională, tehnologia CVD (depunere chimică în vapori) a fost aplicată sculelor de tăiere din aliaje dure în anii 1960. Cu toate acestea, în timpul dezvoltării sale timpurii, această tehnologie s-a confruntat cu multe obstacole. Trebuia să funcționeze într-un mediu cu temperatură-înaltă (cu o temperatură de proces peste 1000ºC) și avea o varietate limitată de acoperiri, ceea ce i-a limitat semnificativ potențialul de dezvoltare.
Până la sfârșitul anilor 1970, a apărut tehnologia PVD (depunere fizică în vapori), deschizând un spațiu nou promițător în domeniul acoperirii în vid. În doar câteva decenii după aceea, tehnologia de acoperire PVD s-a dezvoltat rapid.
În zilele noastre, în domeniul tehnologiei de acoperire în vid au apărut noi tehnologii precum PCVD (depunerea de vapori chimică fizică) și MT-CVD (depunerea de vapori chimică la temperatură medie-). Diverse echipamente și procese de acoperire au apărut continuu, prezentând o scenă prosperă și diversă.
În viitor, tendințele de dezvoltare ale tehnologiei de acoperire a sculelor vor include următoarele puncte:
(I) Diversificarea și complexitatea componentelor de acoperire
o. Prima generație de acoperiri PVD a constat în principal din TiN. Pe această bază, au fost dezvoltate succesiv diferite acoperiri metalice unice, cum ar fi TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC. Odată cu dezvoltarea în continuare a tehnologiei de depunere PVD, aluminiul a fost adăugat la acoperiri și au apărut acoperiri din aliaje metalice multicomponente, cum ar fi TiAIN și TiAICN. Rezistența la uzură și duritatea roșie a acestora s-au îmbunătățit semnificativ în comparație cu acoperirile metalice simple-, permițându-le să fie utilizate la viteze de tăiere mai mari, de exemplu, până la 150 m/min în tăieturile de laminare.
b. Mai târziu, a devenit o tendință de a depune mai multe tipuri diferite de acoperiri pe sculă strat cu strat pentru a valorifica avantajele fiecărei acoperiri. De exemplu, au fost utilizate combinații TiN + TiCN + TiN, TiN + TiALN, TiAIN + WC/C etc.
c. În ultimii ani, tehnologia de acoperire PVD a făcut un alt pas semnificativ înainte. Mai multe companii de acoperire din străinătate au dezvoltat cu succes tehnologia de acoperire prin impuls și au început să o aplice. De exemplu, tehnologia P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) de la Balzers din Elveția și tehnologia HIP_ (High Ion Pulse) de la Cemecon din Germania. Aceste două noi tehnologii folosesc ambele electroni pulsați pentru a activa evaporarea cu arc a materialului țintă. Datorită acestui proces care funcționează în atmosferă de oxigen, teoretic, această tehnologie poate depune orice oxid metalic (precum Al2O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 etc.) și acoperirile sale compuse. În prezent, învelișul Al2O3 a intrat în faza de încercare practică și se crede că va fi aplicat pe scară largă în viitorul apropiat.
(II) Dezvoltarea aplicării acoperirilor devine mai orientată
Pentru a satisface diferite cerințe de aplicare, dezvoltarea și proiectarea acoperirilor au devenit din ce în ce mai vizate. În conformitate cu caracteristicile și cerințele diferitelor domenii de aplicare, cum ar fi găurire, frezare, tăiere prin laminare uscată, ștanțare și ambutisare adâncă, au fost dezvoltate acoperiri cu avantaje relative în aceste aspecte. Prin eforturi și experimente continue, succesul a fost obținut în anumite domenii, cum ar fi aplicarea de acoperiri TiX (Al:Ti=2:1) în frezare, acoperiri AICrN aplicate la tăierea la laminare uscată cu viteză mare-, acoperiri compozite CrN + TISIN aplicate în foraj și TIN + TCX aplicate în matrițe pentru stratul compozit de desenare. Durata lor de viață este semnificativ mai bună decât cea a altor acoperiri. În plus, au fost deja aplicate pe scară largă diverse acoperiri vizate cu funcții precum rezistența la coroziune (acoperiri Crx), „auto-lubrificare (acoperiri WC/C), prelucrarea materialelor moi (acoperiri MoS2) și prelucrarea materialelor dure (CBN, acoperiri Diamond)”. Deși aceste acoperiri au avut mare succes în domeniile lor respective, odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de acoperire PVD, noi acoperiri mai bine direcționate vor fi dezvoltate în mod continuu pentru a înlocui aceste acoperiri existente.
(III) Particulele de depunere ale acoperirilor tind să fie nanometrate
Odată cu dezvoltarea nanotehnologiei și progresul tehnologiei de acoperire, sculele de tăiere cu acoperire cu nanometri-au atras o mare atenție din partea cercetătorilor și a companiilor de servicii de acoperire PVD. Nanometrarea particulelor de depunere de acoperire poate spori puterea de aderență între acoperire și substrat, precum și între diferite straturi și poate reduce, de asemenea, rugozitatea suprafeței acoperirii. În prezent, particulele de depunere ale majorității acoperirilor sunt încă relativ mari. Deși există unele acoperiri numite nano-nivel, particule mari pot fi încă găsite pe suprafața finală a acoperirii, iar suprafața acoperirii este încă relativ aspră. Reducerea dimensiunii particulelor de depunere a acoperirii, menținând în același timp stabilitatea procesului pentru a evita apariția particulelor mari anormale, va deveni o direcție importantă pentru dezvoltarea acoperirilor, în special în aplicațiile cu suprafața oglinzii. Deși unele companii au dezvoltat acoperiri de suprafață în oglindă, calitatea și stabilitatea acestora sunt slabe, iar procesul este, de asemenea, relativ complex. În viitoarea cercetare și dezvoltare a acoperirilor, nanometrizarea particulelor de acoperire și nanometrarea grosimii straturilor intermediare a acoperirilor vor fi principalele direcții de dezvoltare, ceea ce are o mare importanță pentru îmbunătățirea performanței cuprinzătoare a acoperirilor și reducerea stresului interstrat și va îmbunătăți în continuare netezimea suprafeței oglinzii, extinzând astfel și mai mult aplicarea acoperirilor în industria modelării de precizie.
(IV) Temperatura de proces a acoperirilor este din ce în ce mai scăzută
De la temperatura de depunere de aproximativ 1000 de grade pentru acoperirile generale CVD la aproximativ 500 de grade pentru acoperirile PVD și PECVD, temperatura de depunere a acoperirilor a scăzut, extinzând astfel domeniul de aplicare a acoperirilor. Cu toate acestea, o temperatură de depunere de aproximativ 500 de grade are încă efecte adverse asupra piesei de prelucrat de acoperire, cum ar fi cauzarea deformarii piesei de prelucrat și o scădere a durității substratului. Prin urmare, trebuie propuse cerințe speciale pentru preîncălzirea piesei de prelucrat de acoperire, cum ar fi temperatura de încălzire din spate a piesei de prelucrat să nu fie mai mică decât temperatura de acoperire. Acoperirile cu temperaturi mai scăzute, cum ar fi cele cu o temperatură de acoperire sub 200 de grade, vor elimina aceste limitări, permițând o gamă mai largă de materiale pentru aplicații de acoperire, o selecție mai flexibilă a preîncălzirii și o aplicare cuprinzătoare mai fezabilă a diferitelor tehnologii de modificare a suprafeței. În același timp, aplicarea de acoperiri la temperatură joasă-va reduce consumul de energie al echipamentelor de acoperire, având un anumit efect de protecție a mediului în conservarea energiei. Mai mult, reducerea temperaturii acoperirii permite timpi mai scurti de încălzire și răcire, scurtând ciclul de livrare al acoperirilor și îmbunătățind eficiența. Prin urmare, acoperirile la temperatură joasă-va promova foarte mult aplicarea și popularizarea acoperirilor și vor deveni o direcție importantă pentru dezvoltarea acoperirilor PVD.
