PVD TiN涂层服务
服务分类：PVD涂层 · 状态：在售
这项工艺的技术参数怎么定？
| 参数项 | 取值 / 区间 |
|---|---|
| 涂层类型 | TiN（氮化钛） |
| 涂层厚度 | 2-4 μm |
| 表面硬度 | HV 2000-2500 |
| 沉积温度 | 200-450℃ |
| 基材硬度要求 | ≥ HRC 50 |
| 结合力 | 按划痕法实测确认 |
| 摩擦系数 | 0.4-0.6 |
| 最高使用温度 | ≤600℃ |
| 涂层颜色 | 金黄 |
| 尺寸影响 | 单边增厚 2-4μm，不改变配合量级 |
| 检测方式 | 厚度球磨法 + 划痕法结合力 |
| 可重工性 | 可退镀重镀 |
一、这项工艺解决什么问题？
TiN（氮化钛）是最通用的 PVD 涂层，金黄色，硬度 HV 2000–2500，摩擦系数 0.4–0.6，耐温可达 600℃。它解决的是表面问题：磨损、咬合、摩擦发热、轻微腐蚀——不改变工件的整体承载能力。
对模具行业，TiN 最大的价值有两点：一是沉积温度可以低到 200℃，这让低温回火的钢（如 S136，回火 180–250℃）也能做表面强化；二是厚度只有 2–4μm，不改变刃口几何和配合尺寸，这对精密刃口件至关重要。
需要明确它解决不了什么：涂层太薄，撑不起重载。如果基材硬度不够，涂层会像蛋壳一样被压碎剥落。所以 PVD 有条硬前置条件——基材硬度通常要 ≥HRC 50。
二、基材要满足什么条件？
| 项目 | 要求 | 不达标的后果 |
|---|---|---|
| 基材硬度 | ≥HRC 50 | 涂层下陷剥落（蛋壳效应） |
| 表面粗糙度 | 按需求（涂层会复制表面） | 镜面件需先抛光到位 |
| 表面清洁度 | 无油、无锈、无抛光膏残留 | 结合力下降、局部脱落 |
| 表面缺陷层 | 无放电白层、无磨削烧伤 | 结合力大幅下降 |
| 回火温度 | 高于沉积温度 | 基材软化 |
条件需按涂层种类与工况确认。
最后一条是硬约束：沉积温度必须低于基材的回火温度。S136 回火 200℃ 的件，只能用 200℃ 以下或略高的低温沉积工艺；H13 回火 600℃ 的件，涂层温度窗口宽裕得多。
表面缺陷层这条容易被跳过。放电加工会在表面形成重熔白层（硬而脆，且含微裂纹），磨削烧伤会形成二次淬火层。这两类缺陷层上的涂层结合力很差，装机后容易成片脱落。涂层前必须把它们去除。
三、涂层工序怎么走？
| 步骤 | 内容 | 目的 |
|---|---|---|
| 进厂检验 | 硬度、表面状态、尺寸 | 确认可否涂层 |
| 清洗 | 超声波除油 + 漂洗干燥 | 保证结合力 |
| 装夹 | 专用夹具，减少遮挡 | 保证涂层覆盖 |
| 抽真空与加热 | 到沉积温度 | 准备沉积 |
| 离子轰击清洗 | 氩离子轰击表面 | 活化表面 |
| 沉积 | 弧光或溅射沉积 TiN | 形成涂层 |
| 冷却出炉 | 降温后取出 | 完成 |
| 检测 | 厚度、结合力、外观 | 出货判定 |
工序需按设备与涂层体系确认。
离子轰击清洗是决定结合力的关键步骤，也是不同供应商涂层质量差异的主要来源之一。省掉或缩短这一步，涂层结合力会明显下降——外观看不出来，装机后才暴露。
四、什么工况选本工艺，什么工况必须换？
选 TiN 的情形：通用耐磨需求（冲压刃口、滑动件）；基材为低温回火钢（只能做低温 PVD）；工作温度不超过 600℃；预算适中。
换 TiCN 的情形：磨粒磨损严重（玻纤料、硬料冲裁），需要更高硬度（HV 2800–3200），且工作温度 ≤400℃。
换 DLC 的情形：摩擦主导（粘模、脱模困难），需要极低摩擦系数（0.1–0.2），且工作温度 ≤350℃。
换 CrN 的情形：工作温度高（≤700℃）或有腐蚀介质（铝液冲蚀、有色金属成型）。
不能做 PVD 的情形：基材硬度低于 HRC 50；工件后续还要大量磨削（会把涂层磨掉）；工作温度超过涂层耐温上限。
五、与其它工序怎么排？
PVD 永远排在整个链条的最后：粗加工 → 去应力 → 淬火回火 → （可选深冷）→ 精加工 → 抛光到目标粗糙度 → PVD 涂层 → 装配。
注意抛光要在涂层之前完成到最终要求，因为涂层会"复制"基材表面粗糙度——基材抛到 Ra0.05，涂层后大致也是这个量级；基材粗糙，涂层也粗糙。涂层后只能做轻微抛光（去除量控制在 1μm 以内）。
涂层后的工件不能再做任何热处理（超过沉积温度会破坏涂层），也不能焊接或大量机加工。需要修改的工件必须先退镀。
六、TiN涂层怎么验收和维护？
验收三项：厚度（球磨法或截面金相，2–4μm）、结合力（划痕法临界载荷，按涂层类型确定合格值）、外观（颜色均匀、无脱落、无划伤）。
维护方面三条：不能用强酸强碱清洗（会腐蚀涂层）、不能在超过 600℃ 条件下使用（TiN 会氧化变色失效）、避免硬物刮擦。
涂层有寿命，磨损到露出基材时可以退镀重镀。退镀用专用溶液或喷砂，退净后可重新涂层——这比换新件便宜得多，是 PVD 的经济优势之一。重镀前要检查基材尺寸是否仍在公差内（退镀会去掉极少量基材）。
七、送检与对接要注意什么？
送件前说明四件事：基材牌号与实际回火温度（决定沉积温度上限）、当前硬度（确认 ≥HRC 50）、表面粗糙度要求、工件是否有放电白层或磨削烧伤（需先去除）。
还要说明工件的工作温度与介质。温度超过 600℃ 或接触铝液的工况，TiN 不是最佳选择，应在下单前换成 CrN——涂层选型错了，事后补救的成本远高于选对。
八、涂层前工件要不要预留尺寸？
要，但量很小。涂层单边增厚 2–4μm，对绝大多数配合公差可以忽略。但在两种情况下要考虑预留：
一是配合公差极紧的滑动件（间隙 5μm 量级）。涂层后间隙会减小 2×涂层厚度，可能导致装配干涉。这类件要么在涂层前把配合间隙做大一点，要么对配合面做屏蔽（不涂层）。
二是螺纹与定位孔。螺纹孔涂层后有效径变化，可能造成螺栓拧入困难；定位孔涂层后尺寸变小，销钉装不进去。这些位置通常在涂层时做屏蔽（用堵塞或涂料），比事后返修便宜。
| 位置 | 建议 | 说明 |
|---|---|---|
| 型腔工作面 | 涂层 | 主要收益面 |
| 滑动配合面 | 按需 | 间隙极紧时屏蔽 |
| 螺纹孔 | 屏蔽 | 避免尺寸变化 |
| 定位销孔 | 屏蔽 | 保证装配精度 |
| 装配贴合面 | 屏蔽 | 避免影响配合 |
屏蔽方案需按工件结构与装配要求确定。
屏蔽要在下单时说明。涂层厂按工件图或口头要求施工，未说明的位置默认全部涂上，事后发现装配问题就只能退镀重来。
九、TiN涂层在冲压模上的实际收益有多大？
取决于失效形态。磨损主导的工况（软料大批量冲裁），TiN 通常能把刃磨间隔延长 1.5–3 倍；咬合主导的工况（不锈钢、镀锌板），收益更明显，因为涂层降低了材料与刃口的亲和性，减少积屑瘤。
收益不明显的情况也有：刃口崩口为主的工况（涂层不管崩口，那是韧性问题）、冲裁间隙不合理的工况（间隙不对时涂层救不了）、基材硬度不足的工况（涂层会跟着基材一起下陷）。
判断收益的简单方法：先取一件做涂层，与未涂层的同规格件对比冲次。这种对比试验成本很低，但结论比任何经验判断都可靠。同一副模具的两个工位（一个涂层一个不涂层）做对比，是最省事的做法。
十、涂层批次的一致性怎么保证？
不同批次的涂层可能因靶材状态、设备条件差异而有性能波动。要求关键件在同一供应商、相近时间段处理，能减少批次间差异。
对长期合作的模具，可以要求供应商保留工艺参数记录（沉积温度、时间、靶材批次），出现问题时能回溯到具体参数。这是低成本的质量保证手段。
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典型应用场景有哪些？
- 冲压与剪切刃口：降低咬合与磨损，不改变刃口几何
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