纳米涂层技术

一、纳米材料与纳米涂层简介

1、什么是纳米材料？

（1）纳米（nanometrer）是一个度量单位，1纳米（nm）等于10-9米。

（2）纳米材料（nano material），就是指用直径达到纳米级（1~100nm）的微小粒子制成的各种材料。

2、为何纳米材料的性能比普通材料更优？

●当构成物质的颗粒尺寸进入纳米尺度，特别是几个纳米时，因其内部粒子间的结

构形态将发生根本性变化，从而使得一系列的物理性能都更加优化，甚至发生本

质上的变化，比如硬度、韧性、耐热性、防腐性能等等。

3、纳米涂层（也称纳米薄膜）

●纳米薄膜具有的光，电，热以及机械方面的性能等方面的独特功能。

第二章、我们的纳米涂层

1、我们的纳米涂层属于金属陶瓷材料，有金属和陶瓷双重特性，如下所述：

（1）涂层硬度极高，是刀具，模具钢材硬度的3倍以上，甚至可达4000HV以上（陶瓷特性）

（2）涂层细腻光滑，与钢材之间的摩擦系数小（陶瓷特性）：

（3）涂层与金属不易粘黏，可以防止积屑，提高被加工件表面质量（陶瓷特性）：（4）良好的韧性，耐冲击，耐碰撞，可用于冲压模具（金属特性）

（5）良好的热稳定性，部分涂层甚至可以承受1000℃以上的工作温度（陶瓷特性）（6）涂层晶粒极其微小，结构极为紧密，故有良好的耐酸碱腐蚀性能

（7）涂层无毒无害，且环保，可用于医疗器械，人工环节食品加工的刀工具（例如：果汁刀片机）等

（8）可导电，导磁（金属特性）

2、应用中表现出的优点主要有：

（1）刀具，模具的耐磨性大大增强，使用寿命提高3~10倍，甚至更高，使得客户成本大大降低；

（2）减少换刀，修模的时间，提高生产效率；

（3）产品表面质量提高，且不良率下降；

（4）涂层的厚度很薄，仅为3µm左右（0.0003mm），故一般不会影响刀具，模具的尺寸精度。

三、涂层特性表

镀膜种类性质优点应用领域

TiN

氮化钛颜色：金色

硬度：2300HV

摩擦系数：0.23VSNI

最高工作温度：580℃

减小摩擦力

可低温涂层

避免刀口积屑现象

通用性涂层

可广泛应用于切削刀

具、五金模具、冲具、

塑胶模具以及零组件

TiCN

氮碳化钛颜色：灰色

硬度：3300HV

摩擦系数：0.21VSNI

最高工作温度：450℃

表面光滑

高表面温度

避免刀口积屑现象

适合重切削

常用于高速钢铣刀（尤

其波刃刀）、丝攻、滚

刀加工不锈钢、镀锌板

等粘性材料的拉伸模

具等

ALTiN

铝氮化钛颜色：紫黑色

硬度：3400HV

摩擦系数：0.33VSNI

最高工作温度：800℃

高热稳定性

可高速，干式切削

常用于硬质合金刀具，

也用于高速钢模具

适合不锈钢钻，铣，冲

加工，以及高温加工

四、涂层应用推荐表

类别细类工具材料被加工材料

推荐涂层

优先考虑可选

刀具铣刀、丝攻、钻头、锯片、

滚刀、拉刀等

高速钢

普通钢铁TiN TiCN

不锈钢等TiCN TiN

铜，镁铝合金

等

Cro-G®TiCN

铣刀、钻头、锯片、舍弃式

刀片、丝攻等

硬质合金

普通钢铁ALTiN TiN

硬度＞50HRC

的淬火钢

Altimax®

白金铝钛

ALuwa®

DLC铝钛

铸铁TiCN ALTiN

不锈钢、钛合

金等

ALTiN TiCN/TiN

铜合金、镁铝

合金等

Cro-G®ALTiN

冲压模具精冲、冲棒、小冲裁模、折

弯模

高速钢

/SKD11

普通钢铁TiN TiCN

不锈钢等TiCN TiN

铜、镁铝合金

等

Crotac®TiCN

拉伸模、冲压模

高速钢

硬质合金

普通钢铁/不

锈钢/镀锌钢

板等

TiCN TiN

锌合金、银

Aluwa®

DLC铝钛

TiCN

中型冲压、拉伸模具（直径

约200左右）

SKD11/高速

钢

普通钢铁/不

锈钢/镀锌钢

板等

Crotac®

/TiCN

TiN

Ralox®

大型冲压、拉伸模具（直径

约350以上）

SKD11

普通钢铁/不

锈钢/镀锌钢

板等

Ralox®TiCN/TiN

塑胶模具/

S136、

SKD61、

NAK80等

如PVC（有腐

蚀性）

Cro-G®TiN

PP、ABS等TiN Cro-G®

粉末成型

模具/

硬质合金、

HSS、SKD11

有酸性的粉末Crotac® TiN

无酸性的粉末TiN Cro-G®

零组件活塞环、轴承等碳钢/ Cro-G®Medica® DLC

五、对工件的要求

1、材质

（1）一般要求是金属材料，如模具钢、高速钢、硬质合金、不锈钢、铜、铝合金等。（2）需要的工件必须能够承受至少200~450℃而不能熔化或碳化，故不能是塑胶、橡胶、纸张、棉麻、木材等材料。

（3）工件要能导电，一般不能是陶瓷、玻璃等。

2、钢件热处理回火温度

（1）对钢件热处理回火温度的要求

①回火温度必须高于镀膜温度。因为如果工件回火温度低于镀膜温度，就会导致工

件材料硬度下降，下降程度会因具体材料和温度不同而不同，可能会是几度到20

度以上（HRC）

②不论回火温度如何，我司在镀膜过程中只能选择比热处理回火温度更低的温度处

理，才能保证工件硬度不下降。

③一般的回火温度有：

a．高温：500℃以上

b．中温：350℃左右

c．低温：200℃左右

※注：实际上，热处理厂可以根据不同的材料、不同的要求设计出不同温度参数

的回火工艺，并不单纯是上述几个数值。

（2）我司镀膜的温度

①根据不同的要求，我司的镀膜温度可以作三种选择：

a．高温：450℃

b．中温：320℃

c．低温：180℃

②不同的镀膜温度镀的薄膜的特性会有些许差异，用TiN（氮化钛）举例说明：

a．颜色：高温镀的就会更金黄、光亮；低温镀的就会相对淡一些。

b．耐磨性：低温镀的相对于高温镀的耐磨性要差一些。

（3）如何选择回火温度

①无论何种材料，选择不同的回火温度所得到的硬度值一般是不一样的。

②如果在硬度、韧性等基本要求都可以满足的情况下，请尽量选择更高的回火温度，

以便于我们镀膜处理可以选择更高的温度，以达到更佳的效果。

③并非任何材料都可以选择高温回火，因为有些材料选择高温回火比低温回火得到

的硬度值相处很多，甚至可能达到20HRC。