單涂層刀具由于基材與涂層兩者硬度嚣刺,彈性模量及熱膨脹系數(shù)相差較遠(yuǎn)镣煮,晶格類型也不盡相同安券,導(dǎo)致殘余應(yīng)力增加,結(jié)合力較弱昧绣。
單涂層加入新元素(如加入CrY提高抗氧化性规肴,加入Zr、V夜畴、BHf提高抗磨損性塞姻,加入Si提高硬度抗化學(xué)擴(kuò)散)制備出多元刀具涂層材料,大大提高了刀具綜合性能的惕。最常用多元刀具涂層TiCN尺澜、TiAlN涂層。TiCN涂層兼有TiCTiN涂層良好韌性硬度补屎,它涂覆過程可通過連續(xù)改變CN成份來控制TiCN性質(zhì)厅肩,并可形成不同成份梯度結(jié)構(gòu),降低涂層內(nèi)應(yīng)力臣搏,提高韌性禽制,增加涂層厚度,阻止裂紋擴(kuò)展陨否,減少崩刃膜却。
TiCN涂層技術(shù)不斷地發(fā)展,九十年代期殃通,溫化學(xué)氣相沉積(MT-CVD)新技術(shù)出現(xiàn)攘默,使CVD技術(shù)發(fā)生了革命性變革。MT-CVD技術(shù)以有機(jī)物乙腈(CH3CN)作為主要反應(yīng)氣體陋气,700℃以下生成TiCN涂層劳吠。這種TiCN涂層方法有效控制了很脆η相(Co3W3C)生成,提高了涂層耐磨性巩趁、抗熱震性及韌性痒玩。研究表明:PVD沉積TiCN涂層時適當(dāng)增加離子束轟擊也可明顯提高涂層硬度及耐磨性。近年來议慰,以TiCN為基四元成分新涂層材料(如TiZrCN蠢古、TiAlCN、TiSiCN等)也紛紛出現(xiàn)别凹。
TiAlN涂層材料目前應(yīng)用最廣泛高速硬質(zhì)合金刀具涂層之一草讶,TiAlN有很高高溫硬度優(yōu)良抗氧化能力,涂層組成由原來Ti0.75Al0.25N轉(zhuǎn)化為優(yōu)先使用Ti0.5Al0.5N炉菲。Ti0.5Al0.5N涂層抗氧化溫度為800℃堕战,高速加工表面會產(chǎn)生一層非晶態(tài)Al2O3薄膜,對涂層起保護(hù)作用拍霜。目前人們將研究重點(diǎn)放對TiAlN涂層改進(jìn)上嘱丢,以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χT如抗氧化性能、熱穩(wěn)定性能及熱硬度等需求不斷提高祠饺。目前德國CemeCon公司采用高電離濺射技術(shù)(HIS?)獲得先進(jìn)TiAlN涂層腔益,涂層與基體有極好結(jié)合力,避免了采用多弧離子鍍技術(shù)時蒸發(fā)材料熔融狀態(tài)以液滴形式沉積于工作表面現(xiàn)象络峦,從而可獲得表面非常光滑平整涂層舰打。Balzers公司新開發(fā)X.CEED涂層也一種單層TiAlN涂層,具有優(yōu)異紅硬性抗氧化性蒋巡,即使惡劣條件下凫荡,涂層與基體仍具有良好結(jié)合強(qiáng)度。三菱公司MIRACLE涂層含Al豐富(Al,Ti)N涂層麸癌,通過大幅提高膜硬度抗氧化性而實(shí)現(xiàn)了對淬火鋼直接加工熊赐。
TiBN涂層基于TiNTiB2發(fā)展起來多元涂層,它既增強(qiáng)了TiN涂層硬度性躬,又保持了良好韌性汛滩,避免了BN涂層TiB2涂層脆性,涂覆刀具耐磨性及抗腐蝕能力顯著提高俱挨,且磨擦系數(shù)較低函绊。CHeau等人過濺射Ti-B靶材沉積出Ti-B-N涂層結(jié)合力得以改善,且達(dá)到了44GPa顯微硬度漓拾。CemeCon公司開發(fā)TiAlBN涂層阁最,通過硼含量變化,加工過程產(chǎn)生所謂“實(shí)時”現(xiàn)象骇两,即通過硼擴(kuò)散速种,形成BN姜盈、B2N3,從而得到有利于切削加工潤滑膜層配阵。此外還有日立公司開發(fā)高溫下具有低摩擦系數(shù)TiBON涂層馏颂。
TiN加入Si元素形成TiSiN多元涂層,其抗高溫氧化性較單涂層TiN明顯提高棋傍。日本日立公司開發(fā)適用于硬切削TiSiN涂層具有36GPa硬度1100℃開始氧化溫度救拉,此外日立公司還以Cr代替Ti元素,開發(fā)出具有潤滑性瘫拣,更適合用于鋁亿絮、不銹鋼等粘附性強(qiáng)材料加工CrSiN涂層以及四元具有超強(qiáng)耐氧化性AlCrSiN涂層。
Balzers公司另一具有代表性多元涂層以Cr元素替代Ti元素AlCrN涂層麸拄,稱為G6派昧,該涂層具有HV3200顯微硬度,使用溫度可達(dá)到1000℃颤皆,它韌性超過鈦基涂層(如TiAlN启中、TiCN),更適合斷續(xù)切削難加工材料加工磺伍。
成都工具研究所開發(fā)了我國首創(chuàng)Ti-C-N-O-AlTi-C-N-B兩個系列共三種高性能多元復(fù)合涂層疯食,具有優(yōu)異復(fù)合機(jī)械性能優(yōu)良切削性能,主要用于汽車刀具及Hertel系列螺紋梳刀片上或缘。其他多元涂層材料還有TiMoN梅明,TiCrN,NbCrN般迈,NbZrN等乳环。
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