刀具涂层材料的分类及研究进展

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1、刀具涂层材料的分类及研究进展摘要：采川涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。我国的刀具涂层材料经过多年发展，目前正处于关键时期，充分了解国内外刀具涂层材料的现状及发展趋势，冇计划、按步骤地发展刀具涂层材料，对捉鬲我国切削刀具制造水平具冇重要意义。关键词：涂层刀具便度膜ProgressinthecoatingmaterialsfortoolsandtheirclassificationAbstract：Coatingtechnologycanbe

2、usedtoimprovetheservicelifeofcuttingtoolseffectivelyandenablethecuttingtoolstoobtainoxccllentandcomprehensivemechanicalpropertiesthatwi11improvemachiningefficicncysignificantly.Afteryearsofdevelopmentcurrentcoatingmaterialsforcuttingtoolsisatacrucialper

3、iodinChina,ful1understandingonpresentstatusanddevelopmenttrendoftoolcoatingmaterialsbothathomeandabroad,andaplannedstep-by-stepdevelopmentofthecoatingmaterialsforcuttingtoolswillbeoffarreachingimportaneoforimprovemontofourlevelincuttingtoolmanufacturing

4、・KeyWords:Coating,CuttingTool,Hardness,Film数控技术的发展离不开高寿命的切削工具——刀具。自刀具涂层技术从问世以來，丿）具的性能得到了很人的改善，对加工技术的进步起着非常重要的作用。涂层刀具已经成为现代刀具的标志，西方国家新型数控机床所用切削刀具小有80%左右使用涂层刀具，而且随着21I比纪科技的发展，涂层刀具的比例将进一步增加。冃前在制造业所用硬质合金刀具上采丿IJ较多的涂层有TiN、TiC、TiCN、T1A1N以及新出现的AlCrN、TiSiN涂层等等，刀

5、具寿命明显提高。另外涂层在钻头、较刀、齿轮滚刀、丝锥上也都获得很好的应用效果。随着科技的发展，刀具涂层技术将不断提高，刀具涂层材料也日新月异。1刀具涂层材料的种类刀具涂层材料有多种分类方法，根据涂层材料的性质，刀具涂层材料可分为两大类，即：“硕”刀具涂层材料和“软”刀具涂层材料。“硕”涂层刀具追求高的硬度和耐辭性。目前应用最多的刀具硬涂层材料有金刚石、类金刚石、氮化碳、立方氮化硼以及TiC、TiN、TiCN、A1203、T1A1N等及其组合。“软”刀具涂层材料追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，

6、可减小粘结，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。“软”涂层刀具材料主要有MoS2、WS2、CaS2、TaS2等及其组合，又称为“自润滑刀具”涂层材料。另外涂层方式冇：单涂层、多涂层、梯度涂层、软/硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等多种涂层方式，如图1所示：单涂层多涂层（帶中间过渡层）多涂层（纳米结构）梯度涂层超硬涂层软/硬符合涂层典型涂层结构2常用“硬”刀具涂层材料的发展与应用随着现代工业产品中各种新型的、难加工材料的涌现以及工件加工精度的不断提高，传统的切削刀具材料在很多领域已不能满足需要，于是超唤刀

7、具材料的开发和应用越來越得到专业技术人员的重视。常川的超硬刀具涂层材料主要有金刚石薄膜、氮化碳涂层、TiN、TiC基涂层等，尤其是TiN、TiC基涂层应用最为广泛。2.1金刚石薄膜金刚石薄膜具有优异的力、热、光、电等性能以及高弹性模最和低摩擦系数，具有广泛的应用前景，特别是在金刚石涂层刀具领域，被认为是金刚石薄膜能够最先实现产业化的领域之一，受到各国科学界和有关公司的关注，各国都投入了人量人力物力进行研究。白上世纪80年代开展金刚石薄膜研究热膜，现在，国外已有商业化的金刚石涂层刀具出售，我国虽冇许多科

8、研单位都报道在实验室成功制备出高附着力的金刚石薄膜刀具，但离产品的完全市场化还有一段距离。关键问题是要进一步提高附着力的前提下，解决批量生产时产品质量的稳定性和可重复性问题。另外，金刚石薄膜的应用在许多方而取得突破，金刚石涂层工具能加丄非铁合金如Si—Al合金、陶瓷、纤维增强塑料和木材等，具有巨大的前景。金刚石涂层具有一-种高度小平面形的组织结构，这使得在刀片的前面呈显微粗糙的表面。这种粗糙的金刚石小平面的作川可比喻为显微断屑器，而在刀片的后面，这种小平