現(xiàn)代金屬切削行業(yè)燎斩,為了提高生產(chǎn)率,往往采用更高的切削速度;為了降低成本和環(huán)保要求臣嚣,采用干式加工和/或最小量潤滑(MQL)加工;為了使零件和結(jié)構(gòu)更輕剥哑,采用難加工材料硅则,如高強(qiáng)度材料等。所有這些對(duì)刀具涂層的耐磨性株婴、抗塑性變形能力和韌性提出更高的要求怎虫。
由于具有很高化學(xué)穩(wěn)定性和有利的熱特性,Al2O3是用于金屬高速切削的理想刀具涂層材料困介。值得強(qiáng)調(diào)的是: CVD目前仍然是唯一能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)高質(zhì)量Al2O3涂層的技術(shù)大审。
即使在涂層耐磨性領(lǐng)域的大多數(shù)出版文獻(xiàn)都在研究PVD,但是,認(rèn)識(shí)到CVD技術(shù)(尤其是CVD Al2O3技術(shù))在過去幾年里已取得的重大進(jìn)展是非常重要的饥努。目前有三種Al2O3相(a-Al2O3捡鱼,k-Al2O3和g-Al2O3)能以受控方式進(jìn)行CVD沉積。
a-Al2O3是唯一穩(wěn)定的Al2O3相酷愧,隨著沉積過程中的熱處理逛径、沉積后的熱處理以及金屬切削過程中產(chǎn)生的熱,亞穩(wěn)定的k相和g相將轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定相濒垫。
令人驚訝的是匕憋,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的a-Al2O3 比亞穩(wěn)定的k-Al2O3更難進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的CVD沉積。其理由之一是:k-Al2O3的晶核形成在具有fcc結(jié)構(gòu)的TiC久泞、Ti(C,N)或TiN層未氧化的表面上順利地發(fā)生族帅。當(dāng)成核的k-Al2O3相對(duì)穩(wěn)定時(shí),能夠生長到相當(dāng)大的厚度(>10μm)淡藻。因此廊睹,如果成核表面是TiC、Ti(C,N)或TiN(考慮硬質(zhì)合金時(shí)的典型情形)缔沐,使用CVD進(jìn)行成核和生長a-Al2O3是不簡單的贤疆。這在某種程度上解釋了k-Al2O3作為一種涂層材料的普遍性,而且如今仍然有很多商業(yè)化的CVD Al2O3涂層由k-Al2O3組成尊陪。
具有完全成核控制的沉積a-Al2O3和k-Al2O3涂層的最新技術(shù)水平僅僅是在最近達(dá)到了工業(yè)規(guī)模枫演。氧化鋁相通過Al2O3自身沉積之前的成核措施進(jìn)行控制,而且所有的個(gè)體Al2O3層(k-Al2O3和a-Al2O3)使用相同的工藝參數(shù)進(jìn)行沉積段物。這種技術(shù)使得CVD Al2O3涂層的相含量被完全控制酵熙。
如上所述,k-Al2O3是亞穩(wěn)定的驰坊,而且可能在沉積過程以及切削過程(尤其在切削速度高時(shí))中轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的a-Al2O3相匾二。相的轉(zhuǎn)變碰到的體積收縮將降低并最終破壞k-Al2O3層的粘結(jié)力。因此庐橙,就沉積和耐磨性(尤其在切削速度高時(shí))而言假勿,a-Al2O3相應(yīng)該是最佳和最安全的選擇。細(xì)顆粒和無缺陷的a-Al2O3可顯著提高耐磨性态鳖。
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