刀具涂层——材料表面与界面.pptx

《刀具涂层——材料表面与界面.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、涂层刀具姓名：张垒学号：1482050235涂层刀具涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。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、摩擦因数小和热导率低等特性，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

2、度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。因此，涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。涂层刀具有4种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧

3、度(可提高10%以上)，可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。涂层刀具涂层刀具的适用范围：涂层刀具可用于加工各种工件材料。对于各种碳素结构钢、合金结构钢、易切钢、工具钢、合金铸铁及铬不锈钢的高速精加工，一般精加工，以及从轻负荷到重负荷的粗加工，可优先选用涂层刀片。对于铸铁、镍铬不锈钢的高速精加工，一般精加工和轻负荷粗加工，最好也选用涂层刀片。涂层刀具涂层刀具的缺点：1.由于硬质合金的强度和韧性都低于未涂层刀片，因此涂层刀具不适于特别重负荷下的粗加工和冲击大的间断切削。2.涂层刀片不适宜加工高强度

4、材料（如HB300以上的材料，冷硬铸铁等）及带硬质夹杂物的材料。3.不适于进给量很小（如0.015mm）的精加工。4.涂层刀片在低速切削时，容易产生剥落、崩碎等现象，故不适于低速切削范围。5.钛化合物涂层刀片一般不太适合加工耐热合金、钛合金、非金属材料及有色金属。6.一般涂层硬质合金对深孔钻削、切断、螺纹加工和切削难以排出的切削加工效果还不太好。涂层刀具涂层方法:目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法。PVD沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；C

5、VD的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。硬质合金大多采用CVD法，由于其沉积温度高，涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散

6、、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。涂层刀具涂层方法:用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道，国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，使加工钢料时的钻头

7、寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。涂层刀具涂层颜色硬度HV厚度μ摩擦系数最高使用温度℃说　明ZrCN复合兰灰25001~40.3550通用性强TiN单层金黄23001~40.4500应用最为普遍，具有高硬度高耐磨性寄耐氧化性；适合大多数切削刀具，也适合多数成形模具及抗磨损工件.TiAlN复合紫蓝32001~40.5800化学稳定性好，具有高热硬性，极好的抗氧化和耐磨性，适合干切削场合。AlTiN复合黑34001~40.5900高速、高硬度加工TiAlCrN亚黑35001~40.61000特

8、殊加工领域TiCN渐层灰黑30001~40.4500具有较低的内应力，较高的韧性以及良好的润滑性能；适合要求较低的摩擦系数而高硬度的加工环境.CrN渐层银亮20003~150.5700有着显著的强润滑性能和耐高温特性，最适合铜类金属的切削刀具，以及耐磨耐腐零件的涂层.DLC黑1000~40000.5~20.05400优良的耐磨、耐腐蚀性能，摩擦系数极低，与基体结合力强。用于刀具时，通常以TiAlN为基体配合使用，用以加工有色金属、石墨等材料.涂层硬度公次于金刚石．涂层刀具涂层材料:须具有硬度高、