目前常用的刀具涂層方法以化學(xué)氣相沉積法(CVD)和物理氣相沉積法(PVD)為主镜悉，雖然這兩種方法在生產(chǎn)實(shí)踐中已日漸成熟，但仍存在一些不足，其中較突出的問題是刀具的表面涂層與基體間的界面結(jié)合強(qiáng)度較低竭珊，涂層易剝落，因此涂層不能做得太厚葬聘，以免使涂層刀具使用壽命的提高受到限制震头，切削中一旦涂層被磨掉，刀具就會(huì)迅速磨損赖相。此外殊青，涂層刀具基本上不具備重磨性，這將限制其在粗加工和大型加工設(shè)備中的應(yīng)用钳骚。

　　為此酣婶，本文提出了利用粉末涂層法制備刀具材料的全新概念。粉末涂層法將傳統(tǒng)涂層方法的宏觀涂層變?yōu)槲⒂^涂層貌嫡，在改善涂層刀具切削性能比驻、提高刀具壽命上取得了突破性進(jìn)展。

　　1 材料制備

　　選取異丙醇鋁Al(C3H7O)3(北京化學(xué)試劑總廠生產(chǎn)岛抄，分析純)作為前驅(qū)物别惦，以去離子水(自制)作為溶劑，以硝酸(HNO3)作為膠溶劑夫椭。將上述原料按一定比例混合均勻步咪，水浴恒溫85℃，并施以強(qiáng)力攪拌益楼，48小時(shí)后即獲得均勻穩(wěn)定的勃姆石溶膠猾漫。

　　選用含有TiC的硬質(zhì)合金粉末作為基體材料。首先將粉末球磨100小時(shí)感凤，球磨后的粉末平均粒徑為1μm悯周；再將球磨后的粉末在丙酮中進(jìn)行超聲波清洗粒督，然后在稀酸中浸泡處理；將處理后的粉末用去離子水清洗干凈禽翼，加入到乙醇和水的混合溶液中屠橄，并施以強(qiáng)力攪拌和超聲波振蕩，令其分散均勻硫忆；然后加入勃姆石溶膠筷资，繼續(xù)攪拌，使粉末表面均勻地涂覆上一層膠體袭丛；然后靜置一段時(shí)間胃宰，待分層后，經(jīng)抽濾饲骂、干燥即得到涂層粉末垦适。

　　在涂層粉末中加入微量金屬，球磨混和均勻后干燥過篩旋逛；然后將混和料裝入42的石墨模具中熱壓燒結(jié)矛塑，燒結(jié)溫度范圍1450～1850℃，保溫10～30min妥触，壓力為25～35MPa媳厕。熱壓片經(jīng)切割后，磨制成刀片群镰。

　　2 切削試驗(yàn)

　　FTC1和FTC2兩個(gè)牌號(hào)的粉末涂層刀具材料的平均抗彎強(qiáng)度分別達(dá)到800MPa和1000MPa听想，平均硬度達(dá)到1900HV和2000HV以上，平均斷裂韌性都達(dá)到了5.0MPam1/2马胧，完全可以作為刀具材料使用。

　　試驗(yàn)條件

　　切削試驗(yàn)用機(jī)床為C620-1普通車床改裝的無(wú)級(jí)變速車床衔峰；工件材料為T10A淬硬工具鋼(硬度55～61HRC)佩脊；刀具材料分別為粉末涂層材料FTC1、FTC2垫卤，陶瓷材料LT55威彰、SG4，硬質(zhì)合金YT15和氧化鋁-碳化鈦復(fù)合涂層刀片YB01穴肘；刀具幾何角度分別為Kr=75°歇盼，go=-5°，ls=-5°评抚，bo=90°豹缀，er=90°；干式切削慨代。

　　試驗(yàn)結(jié)果

　　FTC1邢笙、LT55和YT15三種刀具在v=75m/min啸如，ap=0.15mm，f=0.1mm/r的切削條件下切削工件時(shí)后刀面的磨損情況越化。由圖可見影菩，由于工件材料較硬，當(dāng)切削長(zhǎng)度為530m時(shí)疚逝，YT15的后刀面磨損已達(dá)0.58mm猜摹，無(wú)法繼續(xù)切削；而LT55和FTC1在切削長(zhǎng)度達(dá)2650m時(shí)誊爵，后刀面磨損僅為0.3mm灿磁，兩者的磨損情況相似，F(xiàn)TC1的磨損比LT55還要輕微一些稻悴。

　　SG4和FTC2兩種刀具在v=190m/min勺帜，f=0.1mm/r，ap=0.15mm的切削條件下切削工件時(shí)后刀面的磨損情況赫裂。由圖可見晤哩，F(xiàn)TC2的抗磨損性能不及SG4，當(dāng)切削長(zhǎng)度達(dá)到1892m時(shí)今燃，F(xiàn)TC2的刀尖出現(xiàn)微小崩刃侈净。因此，在較高切削速度下切削淬硬材料時(shí)僧凤，F(xiàn)TC2的抗磨損和抗破損能力均不如SG4畜侦。

　　YB01、FTC1和FTC2三種刀具在v=71.5m/min躯保，f=0.1mm/r旋膳，ap=0.15mm的切削條件下切削工件時(shí)后刀面的磨損情況。由圖可知途事，在較低切削速度下切削淬硬材料時(shí)验懊，YB01的初期磨損較小，但正常磨損階段比FTC1和FTC2短尸变，當(dāng)切削長(zhǎng)度達(dá)到520m后就進(jìn)入急劇磨損階段义图。此外，YB01在切削過程中前刀面有貝殼狀剝落召烂，可能是在切削力較大時(shí)涂層被擠裂失效碱工。而FTC1和FTC2在切削速度較低時(shí)一般不發(fā)生破損。當(dāng)YB01的后刀面磨損達(dá)到0.3mm后奏夫，由于切削時(shí)涂層不再起作用怕篷，刀尖變鈍，加工表面也變得粗糙艳杯，基本無(wú)法繼續(xù)切削晚簇√粑溃可見新型粉末涂層刀具的使用壽命比YB01至少可提高一倍以上。

　　3 結(jié)論

　　采用溶膠－凝膠法研制的新型粉末涂層刀具FTC1食召，F(xiàn)TC2的切削性能明顯優(yōu)于普通硬質(zhì)合金刀具贩普，與陶瓷刀具接近。

　　粉末涂層刀具在較低切削速度下切削高硬度材料時(shí)付杰，切削平穩(wěn)輕快研脸，一般不會(huì)出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象，其主要失效形式為磨損蚓橡；而在較高切削速度下切削高硬度材料時(shí)或怜，其損壞形式在初期表現(xiàn)為磨損，隨著切削的繼續(xù)進(jìn)行抠佩，刀具磨損到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生破損归衫。

　　在較低切削速度下切削淬硬材料時(shí)，粉末涂層刀具的初期抗磨損能力較氧化鋁表面涂層刀具YB01差肺然，但切削中YB01很快進(jìn)入急劇磨損階段蔫缸，此時(shí)FTC1和FTC2的使用壽命至少比YB01提高一倍以上。由此可知际起，陶瓷粉末涂層硬質(zhì)合金刀具材料既具有涂層刀具的優(yōu)越性拾碌，又比表面涂層刀具具有更好的切削性能。

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