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［1］，雖然這兩種方法在生產(chǎn)實踐中已日漸成熟，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)度較低搅谆，涂層易剝落憾牵，因此涂層不能做得太厚讳帆，以免使涂層刀具使用壽命的提高受到限制，切削中一旦涂層被磨掉印脓，刀具就會迅速磨損［2］置狠。此外，涂層刀具基本上不具備重磨性崇磁，這將限制其在粗加工和大型加工設(shè)備中的應(yīng)用黄鳍。

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

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)忍燥，分析純）作為前驅(qū)物较店，以去離子水（自制）作為溶劑潘懊，以硝酸（HNO3）作為膠溶劑贼欧。將上述原料按一定比例混合均勻乘儒，水浴恒溫85℃泊术，并施以強(qiáng)力攪拌瓜释，48小時后即獲得均勻穩(wěn)定的勃姆石溶膠忠怖。

　　選用含有TiC的硬質(zhì)合金粉末作為基體材料腹缩。首先將粉末球磨100小時欲鹏，球磨后的粉末平均粒徑為1μm机久；再將球磨后的粉末在丙酮中進(jìn)行超聲波清洗，然后在稀酸中浸泡處理赔嚎；將處理后的粉末用去離子水清洗干凈犯绪，加入到乙醇和水的混合溶液中，并施以強(qiáng)力攪拌和超聲波振蕩革秩，令其分散均勻仓突；然后加入勃姆石溶膠，繼續(xù)攪拌，使粉末表面均勻地涂覆上一層膠體绊削；然后靜置一段時間凑戏，待分層后，經(jīng)抽濾制棉、干燥即得到涂層粉末裆机。

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

2.切削試驗

　　FTC1和FTC2兩個牌號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服球，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颠焦，完全可以作為刀具材料使用斩熊。

　　（1）試驗條件

　　切削試驗用機(jī)床為C620-1普通車床改裝的無級變速車床伐庭；工件材料為T10A淬硬工具鋼（硬度55～61HRC）粉渠；刀具材料分別為粉末涂層材料FTC1、FTC2圾另，陶瓷材料LT55霸株、SG4，硬質(zhì)合金YT15和氧化鋁-碳化鈦復(fù)合涂層刀片YB01盯捌；刀具幾何角度分別為κr=75°淳衙，γo=-5°，λs=-5°饺著，βo=90°箫攀，εr=90°；干式切削煞精。

　】甏（2）試驗結(jié)果

　　圖1所示為FTC1、LT55和YT15三種刀具在v=75m/min因郁，ap=0.15mm牧赚，f=0.1mm/r的切削條件下切削工件時后刀面的磨損情況。由圖可見加鄙，由于工件材料較硬淆膏，當(dāng)切削長度為530m時速郑，YT15的后刀面磨損已達(dá)0.58mm，無法繼續(xù)切削肴士；而LT55和FTC1在切削長度達(dá)2650m時溃皮，后刀面磨損僅為0.3mm，兩者的磨損情況相似丸臀，F(xiàn)TC1的磨損比LT55還要輕微一些熬皮。

圖1

　　圖2所示為SG4和FTC2兩種刀具在v=190m/min，f=0.1mm/r吉恍，ap=0.15mm的切削條件下切削工件時后刀面的磨損情況幽七。由圖可見，F(xiàn)TC2的抗磨損性能不及SG4溅呢，當(dāng)切削長度達(dá)到1892m時澡屡，F(xiàn)TC2的刀尖出現(xiàn)微小崩刃。因此藕届，在較高切削速度下切削淬硬材料時挪蹭，F(xiàn)TC2的抗磨損和抗破損能力均不如SG4。

　　圖3所示為YB01休偶、FTC1和FTC2三種刀具在v=71.5m/min，f=0.1mm/r辜羊，ap=0.15mm的切削條件下切削工件時后刀面的磨損情況踏兜。由圖可知，在較低切削速度下切削淬硬材料時八秃，YB01的初期磨損較小碱妆，但正常磨損階段比FTC1和FTC2短，當(dāng)切削長度達(dá)到520m后就進(jìn)入急劇磨損階段昔驱。此外疹尾，YB01在切削過程中前刀面有貝殼狀剝落，可能是在切削力較大時涂層被擠裂失效榄湿。而FTC1和FTC2在切削速度較低時一般不發(fā)生破損宽酣。當(dāng)YB01的后刀面磨損達(dá)到0.3mm后，由于切削時涂層不再起作用宛扒，刀尖變鈍优麻，加工表面也變得粗糙，基本無法繼續(xù)切削治队】杈睿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。

圖2

圖3

3.結(jié)論

　”侨狻（1）采用溶膠－凝膠法研制的新型粉末涂層刀具FTC1瓦式，F(xiàn)TC2的切削性能明顯優(yōu)于普通硬質(zhì)合金刀具，與陶瓷刀具接近。

　⌒移啊（2）粉末涂層刀具在較低切削速度下切削高硬度材料時谁媳，切削平穩(wěn)輕快，一般不會出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象狗准，其主要失效形式為磨損克锣；而在較高切削速度下切削高硬度材料時，其損壞形式在初期表現(xiàn)為磨損腔长，隨著切削的繼續(xù)進(jìn)行袭祟，刀具磨損到一定程度時會發(fā)生破損。

　±谈健（3）在較低切削速度下切削淬硬材料時巾乳，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，但切削中YB01很快進(jìn)入急劇磨損階段鸟召，此時FTC1和FTC2的使用壽命至少比YB01提高一倍以上胆绊。由此可知，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)越性欧募，又比表面涂層刀具具有更好的切削性能压状。

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