隨著納米技術(shù)的發(fā)展和涂鍍技術(shù)的進(jìn)步筐赔，納米刀具涂層材料也引起的廣大研究者的關(guān)注株婴。納米涂層主要有兩種：納米多層結(jié)構(gòu)和納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。納米多層涂層一般由高層數(shù)的同種結(jié)構(gòu)材料股毫、化學(xué)鍵和原子半徑及點(diǎn)陣常相近的各單層材料組成膳音，可能得到與組成它的各單層涂層的性能差異顯著的全新涂層。這是一種人為可控的一維周期結(jié)構(gòu)铃诬，交替沉積單層涂層不超過(guò)5～15nm祭陷。Chu和Barnett認(rèn)為，納米多層涂層的高硬度主要是由于層內(nèi)或?qū)娱g位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難所致趣席。當(dāng)涂層非常薄時(shí)兵志，兩層間的剪切模量不同，如果層間位錯(cuò)能量有較大差異宣肚，則層間位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難萝轰，即位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的能量決定了超點(diǎn)陣涂層的硬度。納米多層涂層的結(jié)構(gòu)主要有三種方式：(1)金屬氮化物納米層與金屬AlN納米層交替涂覆好阎；(2)金屬AlN納米層與金屬AlCN納米層交替涂覆疹咕；(3)金屬氮化物納米層與金屬AlN納米層及金屬AlCN納米層交替涂覆。涂層過(guò)程中均可添加其他金屬元素(如鈦环胸、鈮铲恃、鉿、釩橱狗、鉭齐梆、鋯或鉻)，以進(jìn)一步提高涂層的硬度夭私、化學(xué)穩(wěn)定性舷咆、韌性和抗氧化性能。研究表明，對(duì)于TiN/AlN納米多涂層唐唉，當(dāng)層厚為2～4nm時(shí)唠鹅，AlN呈現(xiàn)立方NaCl結(jié)構(gòu)，涂層顯微硬度達(dá)到30～40GPa酌摇，其抗氧化溫度達(dá)到1000℃膝舅，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制得的AlN/TiAlN納米多層膜具有高硬度、高附著力和高耐磨性窑多。

　　納米多層涂層雖然達(dá)到了較高的硬度仍稀，但研究認(rèn)為納米多層涂層的性能與涂層的周期膜厚有很大關(guān)系，當(dāng)在形狀復(fù)雜的刀具或零件表面沉積納米多層膜時(shí)埂息，很難控制各層的膜厚技潘，同時(shí)在高溫工作環(huán)境下各層間的元素相互擴(kuò)散也會(huì)導(dǎo)致涂層性能下降，而采用單層的納米復(fù)合涂層能解決這些問(wèn)題千康。德國(guó)材料科學(xué)家Veprek等根據(jù)Koehler的外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)理論享幽，提出了納米復(fù)合超硬涂層的理論和設(shè)計(jì)概念，并在由等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備的Ti-Si-N(nc-TiN/a-Si3N4)系統(tǒng)中被證實(shí)拾弃，同時(shí)nc-W2N/a-Si3N4和nc-VN/a-Si3N4也都表現(xiàn)出了良好的機(jī)械性能值桩。以nc-TiN/a-Si3N4為代表的納米復(fù)合超硬材料，以其優(yōu)異的性能豪椿，如超高硬度奔坟、高硬高韌性及低的摩擦系數(shù)等，引起了人們的極大興趣祸弥。Zhang用離子束沉積了nc-TiN/a-Si3N4納米復(fù)合涂層芳窟，并系統(tǒng)的研究了其微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌和力學(xué)性能酬绞。結(jié)果顯示抬爷，在Si含量11.4%時(shí)復(fù)合涂層達(dá)到最大值42GPa。Kim等研究了閉合場(chǎng)非平衡磁控反應(yīng)濺射TiAlSiN涂層祖务，由納米晶的TiAlN和非晶態(tài)的Si3N4組成留嫩，顯微硬度及彈性模量約為42和490GPa。Nakonechan等用陰極弧PVD制備了(Ti,Si,Al)N涂層彭撑，最大硬度38～39GPa絮檀。Ribeiro等研究了離子轟擊對(duì)(Ti,Si,Al)N涂層的影響，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在TiAlN和SiNx相蜈藏，并形成了nc-TiN/a-Si3N4復(fù)合納米結(jié)構(gòu)卜陵，增加離子轟擊可使硬度從30GPa增大到45GPa。

　　盡管這些納米結(jié)構(gòu)的涂層大多是實(shí)驗(yàn)室里的結(jié)果迂雪，但其結(jié)果顯示出了納米結(jié)構(gòu)涂層在金屬切削中的良好前景开贼。

　　日本住友公司開(kāi)發(fā)的AC105G舰褪，AC110G等牌號(hào)的ZX涂層是一種TiN與AlN交替的納米多層涂層，層數(shù)可達(dá)2000層疏橄，每層厚度約為1nm占拍。這種新涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，涂層硬度接近CBN捎迫，抗氧化性能好晃酒，抗剝離性強(qiáng)，而且可顯著改善刀具表面粗糙度窄绒，其壽命是TiN贝次、TiAlN涂層的2～3倍。Balzers公司開(kāi)發(fā)并已被應(yīng)用的FUTUNANANO和FUTUNATOP是兩種TiAlN納米結(jié)構(gòu)涂層彰导，涂層硬度平均為HV3300浊闪，開(kāi)始氧化溫度為900℃。瑞士Platit公司開(kāi)發(fā)納米多層涂層螺戳，以AlN作為主層，TiN-CrN為中間層折汞，兩者相互交替形成多層結(jié)構(gòu)倔幼。試驗(yàn)表明，當(dāng)周期為7nm時(shí)涂層的硬度達(dá)到最高整诈，約45GPa坷磷。

　　該公司利用LARC?（LateralRotatingARC-Cathodes)技術(shù)開(kāi)發(fā)的新一代nc-TiAlN/(a-Si3N4)納米復(fù)合涂層是在強(qiáng)等離子體作用下，3nm的TiAlN晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4體內(nèi)恒晋，在晶粒之間為1nm厚的Si3N4竹坝，這種結(jié)構(gòu)使涂層硬度可達(dá)到50GPa，且高溫硬度更是十分突出止歇，當(dāng)溫度達(dá)到1200℃時(shí)磷兢，其硬度值仍可保持在30GPa。日立公司最近也開(kāi)發(fā)了采用納米結(jié)晶材料組成TH涂層(TiSiN)翘辑，實(shí)現(xiàn)了耐高溫和高硬度性狭龄，從預(yù)硬鋼到淬火鋼的高速切削加工，高效加工中有顯著的優(yōu)越性溜信，加工效率提高2倍以上蜘傻，與常用涂層比較，切削加工時(shí)由于耐高溫幸双，所以最適合干銑削加工琅翻。同時(shí)日立公司還開(kāi)發(fā)了納米結(jié)構(gòu)適用于軟鋼的加工領(lǐng)域的CS涂層(CrSiN)。三菱綜合材料神戶(hù)工具生產(chǎn)的“IMPACTMIRACLE立銑刀”采用先進(jìn)的單相納米結(jié)晶(Al,Ti,Si)N涂層柑贞，氧化溫度達(dá)到了1300°方椎，與基材的結(jié)合力達(dá)100N聂抢，在加工HRC60左右的高硬度材料時(shí)，可大幅延長(zhǎng)刀具的壽命辩尊。

　　Cemecom公司新的納米結(jié)構(gòu)Supernitrides涂層成分中含有可生成不同氧化物的高含量元素涛浙。這類(lèi)涂層將硬質(zhì)涂層卓越的抗磨損性能及傳統(tǒng)的氧化涂層所具有的化學(xué)穩(wěn)定性完美地結(jié)合起來(lái)，在應(yīng)用中表現(xiàn)出極佳的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性摄欲。涂層的形態(tài)及構(gòu)成(例如鋁含量轿亮、結(jié)構(gòu)、表面光潔程度等)可根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)胸墙。對(duì)多種不同的被加工材料(如CGI我注、42CrMo4、鑄鐵迟隅、工具鋼等)進(jìn)行鉆削但骨、銑削、滾削和車(chē)削加工測(cè)試的結(jié)果證實(shí)了Supernitrides涂層的優(yōu)越性能智袭。

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