自從20世紀(jì)60年代以來,經(jīng)過近半個世紀(jì)的的發(fā)展,刀具表面涂層技術(shù)已經(jīng)成為提升刀具性能的主要方法筐摘。刀具表面涂層,主要通過提高刀具表面硬度,熱穩(wěn)定性,降低摩擦系數(shù)等方法來提升切削速度,提高進給速度,從而提高切削效率,并大幅提升刀具壽命鸦泳。

涂層工藝

刀具涂層技術(shù)通常可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)兩大類肉瓦。

1．CVD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具的表面處理遭京。CVD可實現(xiàn)單成份單層及多成份多層復(fù)合涂層的沉積,涂層與基體結(jié)合強度較高,薄膜厚度較厚,可達(dá)7～9μm,具有很好的耐磨性。但CVD工藝溫度高,易造成刀具材料抗彎強度下降泞莉；涂層內(nèi)部呈拉應(yīng)力狀態(tài),易導(dǎo)致刀具使用時產(chǎn)生微裂紋哪雕；同時,CVD工藝排放的廢氣、廢液會造成較大環(huán)境污染鲫趁。為解決CVD工藝溫度高的問題,低溫化學(xué)氣相沉積(PCVD),中溫化學(xué)氣相沉積(MT-CVD)技術(shù)相繼開發(fā)并投入實用斯嚎。目前,CVD(包括MT-CVD)技術(shù)主要用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的表面涂層,涂層刀具適用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工挨厚。

2．PVD技術(shù)主要應(yīng)用于整體硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具的表面處理返雷。與CVD工藝相比,PVD工藝溫度低(最低可低至80℃),在600℃以下時對刀具材料的抗彎強度基本無影響；薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力,更適于對硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層弓席；PVD工藝對環(huán)境無不利影響阎员。PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆頭、銑刀转是、鉸刀伐藕、絲錐、異形刀具粤段、焊接刀具等的涂層處理肝芯。

物理氣相沉積(PVD)在工藝上主要有(1)真空陰極弧物理蒸發(fā)(2)真空磁控離子濺射兩種方式。

(1)陰極弧物理蒸發(fā)(ARC)真空陰極弧物理蒸發(fā)過程包括將高電流,低電壓的電弧激發(fā)于靶材之上,并產(chǎn)生持續(xù)的金屬離子焰哮。被離化的金屬離子以60～100eV平均能量蒸發(fā)出來形成高度激發(fā)的離子束,在含有惰性氣體或反應(yīng)氣體的真空環(huán)境下沉積在被鍍工件表面贤泥。真空陰極弧物理蒸發(fā)靶材的離化率在90%左右,所以與真空磁控離子濺射相比,沉積薄膜具有更高的硬度和更好的結(jié)合力液茧。但由于金屬離化過程非常激烈,會產(chǎn)生較多的有害雜質(zhì)顆粒,涂層表面較為粗糙仆加。

(2)磁控離子濺射(SPUTTERING)真空磁控離子濺射過程中,氬離子被被加速打在加有負(fù)電壓的陰極(靶材)上。離子與陰極的碰撞使得靶材被濺射出帶有平均能量4～6eV的金屬離子缚庐。這些金屬離子沉積在放于靶前方的被鍍工件上,形成涂層薄膜唁奢。由于金屬離子能量較低,涂層的結(jié)合力與硬度也相應(yīng)較真空陰極弧物理蒸發(fā)方式差一些,但由于其表面質(zhì)量優(yōu)異被廣泛應(yīng)用于有表面功能性和裝飾性的涂層領(lǐng)域中。

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