表面处理技术概述及其未来发展趋势（二）

中国技术

　　金刚石具有极好的物理性能，在形状复杂的刀具、模具、钻头等工件表面沉积上一层很薄的金刚石薄膜，可提高工件的使用性能，并满足一些特殊条件的需求。近年来，由于金刚石薄膜的优异性能以及广泛的应用前景，日本、美国、西欧均进行大量的研究工作，并开发了多种金刚石涂层工艺技术，已在国内外掀起金刚石涂层研究的热潮。尤其是在提高金刚石涂层和基体结合强度，大面积快速沉积金刚石涂层技术，产业化生产涂层金刚石薄膜设备系统等关键技术方面国
+ Z2 j8 }3 i7 B7 k" c( x1 K4 `4 n" D　　外已取得突破性进展，美国、瑞典等国已推出金刚石金属切削工具供应市场，而我国该技术还没有达到实用水平，急待开发并实现产业化。
5 B/ Y  o0 X! ^; k( h6 C　　2.5多元多层复合涂层技术的现状及发展趋势
( T- k3 A, I- p; N1 @6 M　　单一的表面涂层不能满足表面工程设计中苛刻的工况条件，任何表面处理均有其不同的优缺点，因为利用不同涂层材料的性能优点，在基体表面形成多元多层复合涂层(含万分渐变的梯度层)具有重大的意义。国外已开展单层涂层厚度为纳米级，层数在l00层以上的多元多层复合涂层技术的研究，所制备的涂层具有较高的耐腐性、韧性和强度，和基体的结合强度也好，表面粗糙度低，这对直精高速工削机械加工十人有利。国外已列入主要发展方面，予计在纳米级精细涂层材料研究和应用领域会有新的突破。因为复合涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热等功能，能扩大涂层制品使用范围，延长使用寿命，是一项在下一世纪会得到迅速发展的技术。我国目前已开始研究，并取得初步成果，但还存在一些问题有待于解决。
　　2.6表面改性与涂层工艺模拟和性能预测的现状及发展趋势
　　表面改性与涂层技术作为表面工程的重要组成部分，已经渗透到传统工业与高新技术产业部门，根据应用的要求反过来又促进表面功能覆层技术的进一步发展。根据使用要求，对材料表面进行设计、对表面性能参数进行剪裁，使之符合特定要求，并进一步实现对表面覆盖层的组织结构和性能和预测等，已成为该领域重要研究方向。国外已对CVD、PVD以及其它表面改性方法开展计算机模拟研究，针对CVD过程进行模拟，采用宏观和微观多层次模型，对工艺和涂层各种性能和基体的结合力进行模拟和预测；对渗碳，渗氮工件渗层性能应力等进行计算机模拟等等，人们可以更好地控制和优化工艺过程。我国这方面的研究刚处地超步阶段。
1 ~3 m& Z  {4 o* H  c' z4 w　　3"十五"目标及主要研究内容
$ S9 y2 V; y# U0 k0 N: @　　3.1目标
- Y7 d" l0 A! L. Z% Y8 Y　　根据国内外表面功能覆层技术的发展，结合机械工业的需求与现状，为国家重大工程、重大技术装备研究开发一批先进适用的表面功能覆层关键技术。
: u$ s; Q% h$ Y9 K9 m　　3.2主要研究内容
　　(1)新型低温气相沉积技术及装备研究研制新型磁控溅射、离子镀膜、PCVD设备及其复合装备，并实现工艺过程的自动控制。加强
1 r+ E5 T3 Q. v: C+ V% f: `　　成膜、膜基结合机理的研究，降低制膜温度，优化反应过程及工艺参数，合成各种耐磨、抗蚀的新优质镀层。重点解决国家安全及支柱产业急需解决的表面工程技术难题，力争形成创新性科技成果，促进通用机械、阀门、冷作模具、高温模具等行业的技术进步。
　　(2)纳米级多无多层复合涂层材料及工艺技术研究
$ C8 O" u9 k) E9 [! |( O3 R　　跟踪国际先进水平，研究50层以上纳米级复合涂层技术及材料，包括纳米级多层多元复合涂层材料重组、结构、厚度、层数的综合设计，以及涂层材料的微观组织结构及制备工艺技术研究。
- P& V4 P: R1 ]5 P$ [" |3 |　　(3)表面涂层工艺及质量的数值模拟及优化控制的研究与开发，着重对热化学表面改性过程以及PVD和CVD沉积技术进行工艺模拟及优化研究。建立数学模型和算法，开发出相应汁算机软件系统来指导和分析表面改性和涂层工艺过程的设计，并预测表面性能和服役寿命。
　　(4)金刚石薄膜涂层技术
　　开展大面积、快速、高质量金刚石薄膜涂层工艺技术及涂层刀具产业化技术研究，以涂层质量好，均匀一致性能稳定可靠为研究重点，提高金刚石涂层沉积速率，完成相应设备的设计、制造，同时开发
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