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國內外切削刀具涂層對比
發布時間:2013-07-08 瀏覽:
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。
企業為滿足現代機械加工對高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各國制造業對涂層技術的發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換代的時期。因此，充分了解國內外刀具涂層技術的現狀及發展趨勢，瞄準國際涂層技術先進水平，有計劃、按步驟地發展刀具涂層技術（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狀及發展趨勢
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，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技術的發展和應用受到一定制約。
企業為滿足現代機械加工對高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各國制造業對涂層技術的發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換代的時期。因此，充分了解國內外刀具涂層技術的現狀及發展趨勢，瞄準國際涂層技術先進水平，有計劃、按步驟地發展刀具涂層技術（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狀及發展趨勢
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，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技術的發展和應用受到一定制約。
八十年代末，krupp.widia開發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）新技術的出現使cvd技術發生了革命性變革。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α-al2o3涂層，這是pvd技術目前難以實現的，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％；
