La aparición de la tecnología de recubrimiento al vacío ha sido relativamente reciente. En el ámbito internacional, la tecnología CVD (deposición química de vapor) se aplicó a herramientas de corte de aleaciones duras en la década de 1960. Sin embargo, durante su desarrollo inicial, esta tecnología enfrentó muchos obstáculos. Necesitaba operar en un entorno de alta-temperatura (con una temperatura de proceso superior a 1000 ºC) y tenía una variedad limitada de recubrimientos, lo que limitaba significativamente su potencial de desarrollo.
A finales de la década de 1970, surgió la tecnología PVD (deposición física de vapor), abriendo un nuevo y prometedor espacio en el campo del recubrimiento al vacío. Unas pocas décadas después, la tecnología de recubrimiento PVD se desarrolló rápidamente.
Hoy en día, han surgido nuevas tecnologías como PCVD (deposición física química de vapor) y MT-CVD (deposición química de vapor de temperatura media-) en el campo de la tecnología de recubrimiento al vacío. Diversos equipos y procesos de recubrimiento han ido surgiendo continuamente, presentando un panorama próspero y diverso.
En el futuro, las tendencias de desarrollo de la tecnología de recubrimiento de herramientas incluirán los siguientes puntos:
(I) Diversificación y complejidad de los componentes de recubrimiento.
a. La primera generación de recubrimientos PVD estaba compuesta principalmente de TiN. Sobre esta base se desarrollaron sucesivamente distintos recubrimientos metálicos como TiC, TiCN, ZrN, CrN y WC. Con el desarrollo de la tecnología de deposición de PVD, se añadió aluminio a los recubrimientos y surgieron recubrimientos de aleaciones metálicas multicomponentes como TiAIN y TiAICN. Su resistencia al desgaste y dureza al rojo han mejorado significativamente en comparación con los recubrimientos de un solo-metal, lo que les permite usarse a velocidades de corte más altas, por ejemplo, hasta 150 m/min en cortes con laminación.
b. Más tarde, se convirtió en una tendencia depositar múltiples tipos diferentes de recubrimientos en la herramienta capa por capa para aprovechar las ventajas de cada recubrimiento. Por ejemplo, se utilizaron combinaciones de TiN + TiCN + TiN, TiN + TiALN, TiAIN + WC/C, etc.
do. En los últimos años, la tecnología de recubrimiento PVD ha dado otro importante paso adelante. Varias empresas de recubrimientos en el extranjero han desarrollado con éxito la tecnología de recubrimiento por pulsos y han comenzado a aplicarla. Por ejemplo, la tecnología P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) de Balzers en Suiza y la tecnología HIP_ (High Ion Pulse) de Cemecon en Alemania. Estas dos nuevas tecnologías utilizan electrones pulsados para activar la evaporación por arco del material objetivo. Debido a que este proceso opera en una atmósfera de oxígeno, teóricamente, esta tecnología puede depositar cualquier óxido metálico (como Al2O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5, etc.) y sus recubrimientos compuestos. Actualmente, el recubrimiento de Al2O3 ha entrado en la etapa de prueba práctica y se cree que se aplicará ampliamente en un futuro próximo.
(II) El desarrollo de aplicaciones de recubrimientos se vuelve más específico
Para cumplir con los diferentes requisitos de aplicación, el desarrollo y diseño de recubrimientos se ha vuelto cada vez más específico. De acuerdo con las características y requisitos de diferentes campos de aplicación como taladrado, fresado, corte por laminado en seco, estampado y embutición profunda, se han desarrollado recubrimientos con ventajas relativas en estos aspectos. A través de esfuerzos y experimentos continuos, se ha logrado el éxito en ciertos campos, como la aplicación de recubrimientos TiX (Al:Ti=2:1) en fresado, recubrimientos AICrN aplicados al corte por laminación en seco a alta-velocidad, recubrimientos compuestos CrN + TISIN aplicados en perforación y recubrimientos compuestos TIN + TCX aplicados en moldes de embutición profunda. Su vida útil es significativamente mejor que la de otros recubrimientos. Además, ya se han aplicado ampliamente varios recubrimientos específicos con funciones tales como resistencia a la corrosión (recubrimientos Crx), "autolubricación (recubrimientos WC/C), procesamiento de materiales blandos (recubrimientos MoS2) y procesamiento de materiales duros (CBN, recubrimientos Diamond)". Aunque estos recubrimientos han tenido mucho éxito en sus respectivos campos, con el desarrollo continuo de la tecnología de recubrimiento PVD, se desarrollarán continuamente nuevos recubrimientos más específicos para reemplazar los recubrimientos existentes.
(III) Las partículas de deposición de los recubrimientos tienden a nanometerizarse
Con el desarrollo de la nanotecnología y el avance de la tecnología de recubrimiento, las herramientas de corte con recubrimiento nanométrico-han atraído gran atención por parte de investigadores y empresas de servicios de recubrimiento PVD. La nanometerización de las partículas de deposición del recubrimiento puede mejorar la fuerza de unión entre el recubrimiento y el sustrato, así como entre diferentes capas, y también puede reducir la rugosidad de la superficie del recubrimiento. Actualmente, las partículas de deposición de la mayoría de los recubrimientos son todavía relativamente grandes. Aunque existen algunos recubrimientos llamados nivel nano-, aún se pueden encontrar partículas grandes en la superficie final del recubrimiento, y la superficie del recubrimiento aún es relativamente rugosa. Reducir el tamaño de las partículas de deposición de recubrimiento mientras se mantiene la estabilidad del proceso para evitar la aparición de partículas anormales grandes se convertirá en una dirección importante para el desarrollo de recubrimientos, especialmente en aplicaciones de superficies de espejos. Aunque algunas empresas han desarrollado recubrimientos para superficies de espejos, su calidad y estabilidad son deficientes y el proceso también es relativamente complejo. En el futuro, la investigación y el desarrollo de recubrimientos, la nanometerización de las partículas de recubrimiento y la nanometerización del espesor de las capas intermedias de los recubrimientos serán las principales direcciones de desarrollo, lo cual es de gran importancia para mejorar el rendimiento integral de los recubrimientos y reducir la tensión entre capas, y mejorará aún más la suavidad de la superficie del espejo, expandiendo así aún más la aplicación de recubrimientos en la industria de conformado de precisión.
(IV) La temperatura del proceso de recubrimientos es cada vez más baja
Desde la temperatura de deposición de aproximadamente 1000 grados para recubrimientos CVD generales hasta aproximadamente 500 grados para recubrimientos PVD y PECVD, la temperatura de deposición de los recubrimientos ha disminuido, ampliando así el rango de aplicación de los recubrimientos. Sin embargo, una temperatura de deposición de aproximadamente 500 grados todavía tiene efectos adversos sobre la pieza de trabajo revestida, tales como provocar deformación de la pieza de trabajo y una disminución de la dureza del sustrato. Por lo tanto, es necesario proponer requisitos especiales para el precalentamiento de la pieza de trabajo revestida, como que la temperatura de recalentamiento de la pieza de trabajo no sea inferior a la temperatura de revestimiento. Los recubrimientos con temperaturas más bajas, como aquellos con una temperatura de recubrimiento inferior a 200 grados, eliminarán estas limitaciones, permitiendo una gama más amplia de materiales para aplicaciones de recubrimiento, una selección más flexible de precalentamiento y una aplicación integral más factible de diferentes tecnologías de modificación de superficies. Al mismo tiempo, la aplicación de recubrimientos a baja-temperatura reducirá el consumo de energía de los equipos de recubrimiento, lo que tendrá un cierto efecto de protección ambiental en la conservación de energía. Además, la reducción de la temperatura del recubrimiento permite tiempos de calentamiento y enfriamiento más cortos, lo que acorta el ciclo de entrega de los recubrimientos y mejora la eficiencia. Por lo tanto, los recubrimientos de baja-temperatura promoverán en gran medida la aplicación y popularización de los recubrimientos y se convertirán en una dirección importante para el desarrollo de los recubrimientos PVD.
