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1、机加工刀具涂层材料综述王晓宏（陕西工业职业技术学院机械工程学院，陕西咸阳712000）摘要：机加工涂层刀具的出现是刀具材料发展中的一次革命，工业发达国家使用的涂层刀具在切削刀具屮占的比例越来越大，约占到70%〜80%,涂层刀具己经成为现代刀具的标志。木文主要介绍单涂层、多元涂层、多层涂层、纳米技术涂层、超硬材料涂层、软涂层等刀具涂层材料的性能，特点及应用，为提高加工效率和刀具耐用度打下坚实基础。关键词：涂层月牙洼磨损纳米技术磨损Summaryoftoolcoatingmaterialwangxiaohong（shaanxipolytechnicinstitute,xi
2、anyang712000）Abstract:Theemergenceofcoatedtoolsisthedevelopmentofatoolmaterialrevolution,industrialcountriestheuseofcoatedtoolsincuttingtoolsaccountforanincreasingproportion,about70%to80%,coatedcuttingtoolshasbecomeamoderntoolsign.Thispaperdescribesasinglecoating,multiplecoatings,multil
3、ayercoatings,nano—technologycoating,hardmaterialcoating,softcoatingandothercoatingmaterials,cuttingtoolperformance,featuresandapplications,toimproveprocessingefficiencyandtooldurabilityandlayasolidfoundation.Keywords:coating；Craterwear；Nanotechnology；Wearandtear涂层刀具是利用气相沉积方法在高强度的硬质合金或高速
4、钢（HSS）基体表面涂覆儿个微米的高硬度，高耐磨性的难熔金属或非金属化合物涂层而获得的。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，涂层材料作力化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙洼磨损，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3〜5倍以上，提高切削速度20%〜70%,提高加工精度0.5〜1级，降低刀具消耗费用20%〜50%。1单涂层TiC和TiN是最•甲•出现的刀具涂层材料，也是0前国内外应用较多的涂层。TiC涂层硬度高（达HV2500〜4200），具有高的抗机械磨损和抗磨料磨损性能，与未涂层刀具相
5、比，有较低的摩檫系数，较小的切削力和较低的切削温度，具有良好的抗后刀面磨损和抗月牙洼磨损能力，应用温度50CTC,但其性脆，不耐冲击。TiN涂层是工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料，其突出优点是摩擦系数小，应用温度达到600°C,适于加工钢材或切削易于粘在前刀面上的材料。目前国A外的刀具公司都有这两种涂层牌号的产品。化学气相沉积（CVD）的A1203涂层刀具的切削性能高于TiN和TiC涂层刀具，且切削速度愈高，刀具耐用度提高的幅度也愈大。在高速范围切削钢件时，A1203涂层在高温T硬度降低较TiC涂层小，A1203具有更好的化学稳定性和高温抗氧化能力，因此具有更好的
6、抗月牙洼磨损、抗后刀而磨损和抗刃口热塑性变形的能力，在高温下有较高的耐用度。第一代A1203涂层切削刀具屮，涂层常常是由a-和k-A1203的混合物组成，导致不均匀的涂层形貌，严重降低涂层性能。过去的10年里，在控制a_A1203晶体成核和细颗粒微观结构方面取得了很大进步。早期的a-A1203涂层出现热裂纹并且易碎，最近通过调节晶核表面的化学作用就可能完全控制并使a-A1203相成核，形成巾细颗粒a-A1203组成的涂层，避免了转化裂纹，与早先技术得到的a-A1203涂层相比，表现出优异的初性。A1203涂层的绝缘特性使物理气相沉积（PVD）工艺相当难于控制，且沉积速
7、度很低，如何能通过PVD的方法制备A1203涂层一直是刀具涂层业所关心的问题。CemeCon公司开发的高电离化脉冲技术（HIPTM），使优异的AlOx涂层成为可能。该公司新近开发的建立在磁控溅射TiAlN涂层基础上A1203涂层，涂覆温度低于450°C,在铸铁和高性能和合金材料试验上取得了满意结果。HfN热膨胀系数非常接近硬质合金基体，涂镀后产生的热应力很小，刀片抗弯强度降低少，因热膨胀系数不同而引起的和崩刃的危险性减少，且HfN热稳定性和化学稳定性较很多高熔点材料的高，在温度商达817〜1204°C时仍有很商的硬度(30GPa),耐磨性好。目前市场
