刀具涂层技术综述

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1、刀具涂层技术综述专业班级：姓名：学号：11指导老师：8刀具涂层技术综述摘要：结合近年来刀具涂层技术的发展状况，介绍了各种刀具涂层材料，结构以及制备方法。将涂层材料分为硬涂层与软涂层进行了介绍，综述了各种涂层结构。刀具涂层的制备方法包括化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）、等。介绍了刀具涂层工艺的研究现状，并对刀具涂层的发展方向进行了探讨。关键词：刀具涂层；涂层材料；涂层结构；涂层工艺DevelopmentSummaryofcuttingtoolcoatingtechnologyAbstract：Thevarioustoolcoatingmaterials

2、whichcanbedividedintohardcoatingandsoftcoatingaredescribedbasedonrecentdevelopmentoftoolcoatingtechnology.Variousstructuresofcoatingmaterialsandtheirpreparationmethodsaresummarized.Toolcoatingpreparationmethodsconsistofchemicalvapordepositionmethod(CVD)，physicalvapordepositionmethod(PVD

3、).Thetechnologicalresearchstatusandthedevelopmenttrendsoftoolcoatingareintroduced.Keywords：cuttingtoolcoating;coatingmaterials;coatingstructure;coatingprocess1前言现代制造业对机械加工提出了更高的要求，提高加工效率、可靠性与精度的需求使各国不断加强对刀具涂层技术的关注。随着切削加工要求不断提高，我国原有刀具涂层技术逐渐力不从心，涂层设备需要进行更新换代，刀具涂层技术正处于关键时期。因此，及时瞄准国际涂层技术先进水

4、平，充分了解其技术现状及发展趋势十分重要。为了使刀具获得优良的综合机械性能，延长刀具使用寿命，提高机械加工效率，刀具表面涂层技术逐步发展起来，并具有以下特点[1]：（1）涂层技术应用在刀具上可大幅提高其表面硬度，目前所能达到的硬度已接近100GPa，并且不降低刀具强度；（2）润滑薄膜具有良好的润滑性能，可有效地改善加工质量，也适合于干式切削加工；（3）涂层具有优良的高温抗氧化性及化学稳定性，使切削加工速度不断提高；因此，涂层技术与刀具基体材料、材料加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。2刀具涂层材料涂层材料被涂覆在刀具基体上并与之相结合，刀具的耐磨性和切削

5、性能被提高的同时，基体本身的韧性不会被降低，从而降低工件与刀具之间的摩擦系数，延长了刀具的工作寿命。刀具涂层另外一项显著的作用就是隔热，由于大多数涂层自身的热传导系数比被加工部件和刀具基体都要低的多，导致加工中产生的热量冲击散失途径改变，形成热屏蔽，有效地保护刀具基体，改善其使用效率。应用广泛的涂层材料主要有一些具有高硬度的耐磨化合物，如氮化物、碳化物、8氧化物、碳氮化物、硅化物、硼化物、金刚石及复合涂层等八大类数十个品种。这些涂层材料按照化学键的特征可分成金属键型、共价键型和离子键型[2]。在涂层技术的发展初期，刀具涂层大多为TiC、TiN材料构成的单一涂层.近年来

6、，涂层技术已发展为TiC-TiN-A12O3复合涂层和（Ti，Al）N、TiCN等多元复合涂层.最近，MoS2、WS2、WC/C等软涂层材料以及TiN/NbN、TiN/CN等多元复合涂层相继被开发出来，以满足各种切削工艺的要求。2.1硬涂层硬涂层包括了单层薄膜和复合薄膜.涂层材料以TiC、TiN、TiCN、（Ti，Al）N、金刚石涂层等为代表.近年来，随着涂层技术的发展，新的涂层材料不断出现，简述如下：（1）TiC在涂层技术的发展初期，TiC和TiN最早被开发出来，截至目前TiC材料仍然有着广泛的应用。TiC涂层硬度可达到HV2500~4200。涂层的抗磨料和机械磨损

7、性能良好，可以降低加工过程中的阻力，降低切削温度。其缺点是涂层性脆[3]。TiN它是最早开始广泛应用于工业，并且工艺成熟的硬涂层材料。TiN涂层刀具如图1所示。图1TiN涂层刀具它具有中等硬度（HV1800~2300）和很好的柔性。较之TiC具有较高的化学稳定性、韧性和抗月牙洼磨损能力，与铁基体亲和力小，摩擦系数低。TiN涂层具有抗氧化性差的缺点，最高工作温度为650℃，一般切削温度在300℃左右。实际加工中，当使用温度达500℃时，膜层氧化烧蚀明显，因此单一TiN涂层已经不能满足现代金属切削对刀具的技术要求[4]。（2）TiCNTiCN涂层是通过向