關(guān)鍵參數(shù)包括材料的選擇、等離子熱處理工藝類型及涂層種類。等離子熱處理工藝溫度較低，工藝處理過程中工件的尺寸和韌性等變化很小，因此材料的選擇范圍很廣。涂層的工藝溫度可低至180°C。因此滲碳和PVD硬質(zhì)膜涂層組合工藝也可是一種選擇。除了傳統(tǒng)硬質(zhì)膜涂層外,W-C:H類的干式潤滑薄膜可應(yīng)用于低摩擦領(lǐng)域。
等離子滲氮及PVD涂層組合工藝在大型零件上的應(yīng)用如今已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
進(jìn)行塑料加工時如何避免磨損、腐蝕以及材料堆積問題是關(guān)鍵。因此，在具體應(yīng)用中，表層、加工面及模具表面三者之間必須合理匹配。在等離子滲氮處理后沉積合適的硬質(zhì)膜是一種有效的方法。等離子輔助化學(xué)熱處理層及涂層的組合應(yīng)用在有效改善產(chǎn)品性能的同時還可降低單位成本。
同時,采用有效方式對應(yīng)用于塑料加工領(lǐng)域的工具表面進(jìn)行改性也已經(jīng)變得越來越普遍。而成功的關(guān)鍵在于是否對工具及其表面特性有正確的理解。例如：金屬疲勞現(xiàn)象的防止要從最初階段對材料和相關(guān)熱處理工藝的選擇開始。而塑料加工應(yīng)用中機(jī)械設(shè)備及模具制造狀況會直接影響到塑料材料與工具表面的化學(xué)反應(yīng)狀況。
等離子滲氮是一種十分有效的生成界面膜層的熱處理方式。輝光放電等離子體中氮擴(kuò)散進(jìn)入膜層中從而增強(qiáng)工件表面硬度。工藝過程中待處理工件為陰極，通入氫氣及氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在數(shù)百伏特及50-500Pa壓力下對陽極施偏壓。陰極勢降中，由于基體表面溫度高達(dá)450°C以上，氮離子獲得加速并撞擊基體表面從而氮元素滲入工具內(nèi)部。通過這種方式可形成含鐵或鉻、鉬、鋁及鎂等的氮化物化合層及擴(kuò)散層。其表面硬度可達(dá)1000HV甚至更高。通常工件表面主要為被稱之為白層的鐵氮化合物。氮含量可以根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行調(diào)節(jié)甚至完全抑制以便為后續(xù)的硬質(zhì)材料涂層創(chuàng)造更好的表面條件。生成的擴(kuò)散層從工件表面至核心幾十毫米深度其硬度降低非常平緩。
在工業(yè)化沉積硬質(zhì)膜方面，電弧蒸發(fā)工藝因?yàn)槠浜唵伪憬荻紦?jù)著非常重要的地位。工藝過程中，涂層金屬因?yàn)樗a(chǎn)生的電弧在表面邊界快速移動而獲得蒸發(fā)、電離，在工件底盤通負(fù)偏壓情況下,金屬離子加速撞擊到工件上。電弧蒸發(fā)工藝單純采用物理方法使金屬蒸發(fā)，而不包括任何中介揮發(fā)性化合物，因此是一種典型的PVD（物理氣相沉積）工藝。通過添加含氮或含碳?xì)怏w，可形成氮化物和碳化物金屬薄膜。薄膜具有非常高的微硬度（TiN約2500HV、CrN約2100HV、TiCN約3000HV、AlTiN約2800HV）、低摩擦性能和很好的化學(xué)惰性。通常當(dāng)工藝溫度在180°C以上時,可以獲得高質(zhì)量的涂層。因此PVD工藝也可適用于滲碳鋼。氮化和涂層技術(shù)的特點(diǎn)使對總體長度達(dá)4米的工件進(jìn)行組合處理成為可能。同時還可組合處理直徑1.5米、長度2米的大組件。
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