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國內外切削刀具涂層對比

發(fā)布時間:2013-07-08 瀏覽:

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綜合分析切削刀具表面涂層技術是近幾十年應市場需求發(fā)展起來的材料表面改性技術

。采用涂層技術可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具獲得優(yōu)良的綜合機械性能

，從而大幅度提高機械加工效率

。因此

，涂層技術與材料

、切削加工工藝一起并稱為切削刀具制造領域的三大關鍵技術

。
　　企業(yè)為滿足現(xiàn)代機械加工對高效率

、高精度、高可靠性的要求

，世界各國制造業(yè)對涂層技術的發(fā)展及其在刀具制造中的應用日益重視。我國的刀具涂層技術經過多年發(fā)展

，目前正處于關鍵時期

，即原有技術已不能滿足切削加工日益提高的要求，國內各大工具廠的涂層設備也到了必須更新?lián)Q代的時期

。因此

，充分了解國內外刀具涂層技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，瞄準國際涂層技術先進水平

，有計劃

、按步驟地發(fā)展刀具涂層技術（尤其是pvd技術），對于提高我國切削刀具制造水平具有重要意義

。
　　2．國外刀具涂層技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
　　刀具涂層技術通常可分為化學氣相沉積（cvd）技術和物理氣相沉積（pvd）技術兩大類

，分別評述如下

。
　　2.1 國外cvd技術的發(fā)展介紹
　　二十世紀六十年代以來，cvd技術被廣泛應用于硬質合金可轉位刀具的表面處理

。由于cvd工藝氣相沉積所需金屬源的制備相對容易

，可實現(xiàn)tin、tic

、ticn

、tibn、tib2

、al2o3等單層及多元多層復合涂層的沉積

，涂層與基體結合強度較高

，薄膜厚度可達7～9μm

，因此到八十年代中后期，美國已有85%的硬質合金工具采用了表面涂層處理

，其中cvd涂層占到99%

；到九十年代中期，cvd涂層硬質合金刀片在涂層硬質合金刀具中仍占80%以上。
　　盡管cvd涂層具有很好的耐磨性

，但cvd工藝亦有其先天缺陷：一是工藝處理溫度高

，易造成刀具材料抗彎強度下降

；二是薄膜內部呈拉應力狀態(tài)，易導致刀具使用時產生微裂紋

；三是cvd工藝排放的廢氣

、廢液會造成較大環(huán)境污染，與目前大力提倡的綠色制造觀念相抵觸

，因此自九十年代中期以來

，高溫cvd技術的發(fā)展和應用受到一定制約。

八十年代末

，krupp.widia開發(fā)的低溫化學氣相沉積（pcvd）技術達到了實用水平

，其工藝處理溫度已降至450～650℃，有效抑制了η相的產生

，可用于螺紋刀具

、銑刀

、模具的tin、ticn

、tic等涂層

，但迄今為止，pcvd工藝在刀具涂層領域的應用并不廣泛

。九十年代中期

，中溫化學氣相沉積（mt-cvd）新技術的出現(xiàn)使cvd技術發(fā)生了革命性變革。mt-cvd技術是以含c/n的有機物乙腈（ch3cn）作為主要反應氣體

、與ticl4

、h2、n2在700～900℃下產生分解

、化學反應生成ticn的新工藝

。采用mt-cvd技術可獲得致密纖維狀結晶形態(tài)的涂層

，涂層厚度可達8～10μm。這種涂層結構具有極高的耐磨性

、抗熱震性及韌性

，并可通過高溫化學氣相沉積（ht-cvd）工藝在刀片表面沉積al2o3

、tin等抗高溫氧化性能好、與被加工材料親和力小

、自潤滑性能好的材料

。mt-cvd涂層刀片適于在高速、高溫

、大負荷

、干式切削條件下使用，其壽命可比普通涂層刀片提高一倍左右

。

目前

，cvd（包括mt-cvd）技術主要用于硬質合金車削類刀具的表面涂層，涂層刀具適用于中型

、重型切削的高速粗加工及半精加工

。采用cvd技術還可實現(xiàn)α-al2o3涂層，這是pvd技術目前難以實現(xiàn)的

，因此在干式切削加工中

，cvd涂層技術仍占有極為重要的地位。

最常用的涂層：

TiN

，涂層顏色為金黃色

，適合于加工低合金鋼和不銹鋼

；

TiCN（碳氮化鈦）

，涂層顏色為灰色，硬度比TiN要高

，耐磨性更好，其進給速度和切削速度分別較TiN高出40％和60％

；

TiAlN

，涂層為灰色或黑色，主要涂在硬質合金刀具基體表面

。

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