刀具涂层材料、涂层方法

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1、刀具涂层材料、涂层方法作者：admin发表时间：2010-11-119:17:29点击：539切削加工，刀具性能对切削加工效率、精度、表面质量有着决定性影响。刀具性能两个关键指标一一硬度强度（韧性）之间似乎总存着矛盾，硬度高材料往往强度韧性低，而要提高韧性往往以哽度下降为代价。较软刀具基体上涂覆--层或多层硕度高、耐磨性好金属或非金丿肉化合物薄膜（如TiC、TiN、AI2O3等）组成涂层刀具，较好解决了刀具存强度韧性Zl'可矛盾，切削刀貝发展一次革命。涂层刀具近20年來发展最快新型刀具。目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用切削刀具90%以上

2、涂层刀具。1涂层刀具、涂层材料及涂层方法1）涂层刀具特点涂层刀具结合了基体高强度、高韧性涂层高破度、高耐僭性优点，提高了刀具耐磨性而不降低其韧性。涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使川涂层刀具可以获得明显经济效益。一•种涂层刀具可以代替数种非涂层刀貝使用，因而可以大大减少刀貝站种库存量，简化刀具管理，降低刀具设备成本。但刀具现冇涂层工艺进行涂层后，因某体材料涂层材料性质差别较人，涂层残留内应力人，涂层基体之间界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升等缺点。2）常用涂

3、层材料及性质常用涂层材料常用涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。根据化学键特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型离子键型。涂层材料性质金属键型涂层材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好综合性能，最普通涂层材料。共价键型涂层材料（如B4C、SiC、BN、金刚石等）硬度高、热胀系数低、与棊体界面结合强度差、稳定性多层匹配性差。而离子键型材料化学稳定性好、脆性大、热胀系数人、熔点较低、硬度不太高。这些涂层材料，用最多TiC、

4、TiN、AI2O3＞金刚石以及复合涂层。TiC耐磨性好，能冇效地提高刀具抗刀芳洼磨损能力，适合于低速切削及屛损严重场合;TiN涂层具有低摩擦系数，润滑性能好，能减少切削热切削力，适合于产生融合磨损切削；AI2O3高温耐磨性、耐热性抗氧化能力比TiCTiN好，月芳洼磨损率低，适合于高速、大切削热切削；金刚石涂层硬度热导性高，摩擦系数很低，适合于有色金属合金高速切削；而复合涂层综合儿种涂层材料特点，目丽以双涂层三涂层组合居多。3）常用涂层方法目前常用涂层方法CVD（化学气相沉积法）PVD（物理气相沉积法），其它方法如等离子喷涂、火焰喷涂、电镀、溶盐电解等还存较大应

5、用局限性。CVD法利用金属卤化物蒸气、氢气其它化学成分，950〜1050°C高温下，进行分解、热合等气、固反或利用化宁传输作用，加热基体表而形成固态沉积层一种方法。CVD法工艺要求高，而且由于氯侵蚀及氢脆变形可能导致涂层易碎裂、基体断面强度下降，涂层硕质合金时还易产生脱碳现象而形成n相。近年来,、低温CVD法PCVD法开发成功，改善了原有CVDT艺。PVD法起步晚、发展快、温度低（约300~500°C）,优点很多，但涂层均匀性不如CVD法，涂层与棊体结合不太牢固，涂层便度比较低，涂层优越性未得到充分体现。PVD法工艺要求比CVD法高，设备更复杂，涂层循环周期长

6、。日前常用PVD方法有低压电子束蒸发(LVEE)法、阴极电子弧沉积法(CAD)、三极管高压电子朿蒸发法(THVEE)、非平衡磁控溅射法(UMS)、离子束协助沉积法(IAD)动力学离子束混合法(DIM),其主耍差别于沉积材料气化方法以及产生等离了体方法不同而使得成膜速度膜层质蜃存差异。2涂层刀具发展方向1)新型涂层材料刀具涂层材料出现了很多新种类:TiCN基新涂层兼有TiCTiN涂层良好韧性硬度，比常用TiN刀具耐用度高2〜4倍。此外，以TiCN为基多元成分新涂层材料如(Ti,Zr)CN、(Ti,AI)CN、(Ti,Si)CN等纷纷出现。AION涂层刀具产生月牙

7、洼磨损极小。TiAIN有很高高温硬度优良抗氧化能力，涂层便度高，抗氧化性能好，切削性能优于TiN涂层，用于加工航天合金材料时刀具寿命可提高1〜4借。CrCCrN涂层无钛涂层，可有效地切削钛钛合金以及铝合金等其它软材料。另外，Hf、Zr、Ta碳化物与氮化物，Hf、Zr、Ti、N、Ta硼化物，Hf、Zr、Ti、Be氧化物等涂层材料均成功采用。值得一捉美国Multi-ScientificCoating公司类金刚石碳涂层，使用热阴极蒸发技术把碳沉积到刀具表面后，类金刚石碳涂层基体结介良好，冇很多金刚石相似性能，冇高耐磨性低摩擦系数。其它ZrN,TiZrN类金刚石膜涂层

8、(DLC)应用范围也不断拓展，主要用于