一芯丧、刀具涂層

通過(guò)化學(xué)或物理的方法在刀具表面形成某種薄膜腔彰，使切削刀具獲得優(yōu)良的綜合切削性能叫编，從而滿足高速切削加工的要求；自20世紀(jì)70年代初硬質(zhì)涂層刀具問(wèn)世以來(lái)侄俐，化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)和物理氣相沉積(PVD)技術(shù)相繼得到發(fā)展那赘，為刀具性能的提高開(kāi)創(chuàng)了歷史的新篇章。涂層刀具與未涂層刀具相比呆埃，具有顯著的優(yōu)越性：它可大幅度提高切削刀具壽命朦我；有效地提高切削加工效率；提高加工精度并明顯提高被加工工件的表面質(zhì)量视片；有效地減少刀具材料的消耗袜娇，降低加工成本；減少冷卻液的使用，降低成本输跑，利于環(huán)境保護(hù)宗窗。

二、刀具涂層的特點(diǎn)：

1肿讽，采用涂層技術(shù)可在不降低刀具強(qiáng)度的條件下蛮埋，大幅度地提高刀具表面硬度，目前所能達(dá)到的硬度已接近100GPa找田；

2.隨著涂層技術(shù)的飛速發(fā)展歌憨，薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性及高溫抗氧化性更加突出，從而使高速切削加工成為可能墩衙。

3.潤(rùn)滑薄膜具有良好的固相潤(rùn)滑性能务嫡，可有效地改善加工質(zhì)量，也適合于干式切削加工漆改；

4.涂層技術(shù)作為刀具制造的最終工序心铃，對(duì)刀具精度幾乎沒(méi)有影響，并可進(jìn)行重復(fù)涂層工藝挫剑。

三去扣、常用的涂層

1，氮化鈦涂層： 氮化鈦（TiN）是一種通用型PVD涂層樊破，可以提高刀具硬度并具有較高的氧化溫度愉棱。該涂層用于高速鋼切削刀具或成形工具可獲得很不錯(cuò)的加工效果。

2哲戚，氮化鉻涂層：CrN涂層良好的抗粘結(jié)性使其在容易產(chǎn)生積屑瘤的加工中成為首選涂層奔滑。涂覆了這種幾乎無(wú)形的涂層后，高速鋼刀具或硬質(zhì)合金刀具和成形工具的加工性能將會(huì)大大改善顺少。

3迈壤，金剛石涂層CVD金剛石涂層可為非鐵金屬材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨磕裂、金屬基復(fù)合材料(MMC)趟雄、高硅鋁合金及許多其它高磨蝕材料的理想涂層(注意：純金剛石涂層刀具不能用于加工鋼件，因?yàn)榧庸や摷r(shí)會(huì)產(chǎn)生大量切削熱介然，并導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)反應(yīng)掷锻，使涂層與刀具之間的粘附層遭到破壞)。

4盗晨，氮碳化鈦涂層：氮碳化鈦（TiCN）涂層中添加的碳元素可提高刀具硬度并獲得更好的表面潤(rùn)滑性蔑来，是高速鋼刀具的理想涂層。

5献鬼，氮鋁鈦或氮鈦鋁涂層(TiAlN/AlTiN)：TiAlN/AlTiN涂層中形成的氧化鋁層可以有效提高刀具的高溫加工壽命澈虱。主要用于干式或半干式切削加工的硬質(zhì)合金刀具可選用該涂層帖豫。根據(jù)涂層中所含鋁和鈦的比例不同，AlTiN涂層可提供比TiAlN涂層更高的表面硬度表牲，因此它是高速加工領(lǐng)域又一個(gè)可行的涂層選擇镜伪。

四：涂層技術(shù)及刀具涂層知識(shí)

1，氮碳化鈦(TiCN)涂層比氮化鈦(TiN)涂層具有更高的硬度想幻。由于增加了含碳量粱栖，使TiCN涂層的硬度提高了33%，其硬度變化范圍約為Hv3000——4000(取決于制造商）脏毯。

2闹究，CVD金剛石涂層：表面硬度高達(dá)Hv9000的CVD金剛石涂層在刀具上的應(yīng)用已較為成熟，與PVD涂層刀具相比食店，CVD金剛石涂層刀具的壽命提高了10——20倍渣淤。金剛石涂層刀具的高硬度，使得切削速度可比未涂層的刀具提高2——3倍吉嫩，使CVD金剛氧化溫度是指涂層開(kāi)始分解時(shí)的溫度值价认。氧化溫度值越高，對(duì)在高溫條件下的切削加工越有利自娩。雖然TiAlN涂層的常溫硬度也許低于TiCN涂層用踩，但事實(shí)證明它在高溫加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂層在高溫下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具與切屑之間形成數(shù)控微信號(hào)cncdar一層氧化鋁椒功，氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件或切屑捶箱。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常更高硫舞，這就使TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層，硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常采用這種PVDTiAlN涂層石涂層刀具成為有色金屬和非金屬材料切削加工的不錯(cuò)選擇乍询。

3铅惋，刀具表面的硬質(zhì)薄膜對(duì)材料有如下要求：①硬度高、耐磨性能好椰锹；②化學(xué)性能穩(wěn)定泪滥，不與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；⑧耐熱耐氧化啰蹲，摩擦系數(shù)低园凫，與基體附著牢固等。單一涂層材料很難全部達(dá)到上述技術(shù)要求懒竖。涂層材料的發(fā)展十碗，已由最初的單一TiN涂層、TiC涂層舅洋，經(jīng)歷了 TiC—A12O3一TiN復(fù)合涂層和TiCN汉惫、TiAlN等多元復(fù)合涂層的發(fā)展階段培愁，現(xiàn)在最新發(fā)展了TiN／NbN、TiN／CN缓窜，等多元復(fù)合薄膜材料定续，使刀具涂層的性能有了很大提高。

4禾锤，在涂層刀具制造過(guò)程中私股，一般根據(jù)涂層的硬度，耐磨性恩掷，高溫抗氧化性倡鲸，潤(rùn)滑性以及抗粘結(jié)性等幾個(gè)方面來(lái)選擇，其中涂層氧化性是與切削溫度最直接相關(guān)的技術(shù)條件螃成。氧化溫度是指涂層開(kāi)始分解時(shí)的溫度值旦签，氧化溫度值越高，對(duì)在高溫條件下的切削加工越有利寸宏。雖然TiAlN涂層的常溫硬度也許低于TiCN涂層宁炫，但事實(shí)證明它在高溫加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂層在高溫下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具與切屑之間形成一層氧化鋁氮凝，氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件或切屑羔巢。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常更高黎蠢，這就使TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層霹早，硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常采用這種PVDTiAlN涂層.

5，從應(yīng)用技術(shù)角度講：除了切削溫度外岔歼，切削深度秋贤、切削速度和冷卻液都可能對(duì)刀具涂層的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。

五帘既、常用涂層材料進(jìn)展及超硬涂層技術(shù)

硬質(zhì)涂層材料中爬喝，工藝最成熟、應(yīng)用最廣泛的是TiN顷敞。目前程鸵，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家TiN涂層高速鋼刀具的使用率已占高速鋼刀具的50％一70％，有的不可重磨的復(fù) 雜刀具的使用率已超過(guò)90％蒜吱。由于現(xiàn)代金屬切削對(duì)刀具有很高的技術(shù)要求频僵，TiN涂層日益不能適應(yīng)。TiN涂層的耐氧化性較差诚凰，使用溫度達(dá)500℃時(shí)嫌术，膜層 明顯氧化而被燒蝕，而且它的硬度也滿足不了需要梳侨。TiC有較高的顯微硬度蛉威，因而該材料的耐磨性能較好日丹。同時(shí)它與基體的附著牢固，在制備多層耐磨涂層時(shí)蚯嫌，常將TiC作為與基體接觸的底層膜哲虾，在涂層刀具中它是十分常用的涂層材料。

TiCN和TiAlN的開(kāi)發(fā)择示，又使涂層刀具的性能上了一個(gè)臺(tái)階束凑。 TiCN可降低涂層的內(nèi)應(yīng)力，提高涂層的韌性栅盲，增加涂層的厚度汪诉，阻止裂紋的擴(kuò)散，減少刀具 崩刃谈秫。將TiCN設(shè)置為涂層刀具的主耐磨層扒寄，可顯著提高刀具的壽命。TiAlN化學(xué)穩(wěn)定性好私免，抗氧化磨損木冈，加工高合金鋼、不銹鋼檀抡、欽合金演易、鎳合金時(shí)，比 TiN涂層刀具提高壽命3—4倍园溃。在TiAlN涂層中如果有較高的Al濃度坝偶，在切削時(shí)涂層表面會(huì)生成一層很薄的非品態(tài)A12O3，形成一層硬 質(zhì)惰性保護(hù)膜冲雾，該涂層刀具可更有效地用于高速切削加工醉檐。摻氧的氮碳化鈦TiCNO具有很高的顯微硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，可以產(chǎn)生相當(dāng)于TiC十A12O3復(fù)合 涂層的作用奥怪。

在上述硬質(zhì)薄膜材料中磷像，顯微硬度HV能夠超過(guò)50GPa的有3種：金剛石薄膜、立方氮化硼CBN津贩、氮化碳。

許多沉積金剛石薄膜的溫度要求為600℃一900℃睦绍，因此該技術(shù)常用于硬質(zhì)合金刀具表面沉積金剛石薄膜尝江。金剛石硬質(zhì)合金刀具的商品化，是近幾年涂層技術(shù)的重大成就英上。

CBN在硬度和導(dǎo)熱率方面僅次于金剛石炭序，熱穩(wěn)定性極好，在大氣中加熱至1000℃也不發(fā)生氧化苍日。 CBN對(duì)于鐵族金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能惭聂，與金剛石不宜加工鋼材不同窗声，它可以廣泛用于鋼鐵制品的精加工、研磨等辜纲。CBN涂層除具有優(yōu)良的耐磨損性能外笨觅，還可以在相當(dāng)高的切削速度下加工耐熱鋼、鈦合金耕腾、淬火鋼见剩，能切削高硬度的冷硬軋輥、摻碳淬火材料和對(duì)刀具磨損非常嚴(yán)重的Si—Al合金等扫俺。低壓氣相合成CBN薄膜的方法主要有CVD和PVD法苍苞。 CVD包括化學(xué)輸運(yùn)PCVD，熱絲輔助加熱PCVD涉姆、ECR—CVD等耕粪；PVD則有反應(yīng)離子束鍍、活性反應(yīng)蒸鍍绳弯、激光蒸鍍離子束輔助沉積法等妨宙。CBN的合成技術(shù)，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)方面都還有不少工作要做末昂，包括反應(yīng)機(jī)制和成膜過(guò)程减严、等離子體診斷和質(zhì)譜分析、最佳工藝條件的確定二蚓、高效率設(shè)備的開(kāi)發(fā)等肮碗。

氮化碳有可能具有達(dá)到或超過(guò)金剛石的硬度。合成氮化碳的成功停就，是分子工程學(xué)十分杰出的范例始踪。作為超硬材料的氮化碳，預(yù)期還有其它許多寶貴的物理化學(xué)性質(zhì)颈癌，研究氯化碳成為世界材料科學(xué)領(lǐng)域的熱門課題.

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)洁糟，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)猖败，也不構(gòu)成任何其他建議速缆。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳恩闻，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)艺糜，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻幢尚、圖片破停、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知尉剩，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容真慢，以保證您的權(quán)益毅臊！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。