涂层技术的发展及应用

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1、目录摘要：2Abstract：21.绪论32.涂层技术的发展及现状32.1CVD技术的发展32.2PVD技术的发展42.3我国涂层技术的发展及现状53.切削刀具涂层技术研究进展63.1多元涂层63.2多层涂层63.3纳米涂层73.4超硬材料涂层74.涂层刀具在金属切削加工中的应用84.1.初期试验阶段94.2试验总结分析114.3成本改善及创效分析12参考文献1313刀具涂层技术在机械加工中的应用赵剑(中国第一拖拉机股份有限公司齿轮厂工装部)摘要：切削刀具表面涂层技术是应机械加工性能需求发展起来的材料表面改进性技术。涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命，降低刀具

2、消耗，使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高经济效益和机械加工效率。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，尤其是机械传动行业，世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的应用日益重视。关键词：涂层技术，切削刀具，PVD，机械性能，经济效益。Abstract：Surfacecoatingtechnologyforcuttingtoolisanimprovingtechnologywiththedemandofmachingpropertydevelopment.Coatingtechnologycaneffectivelyimprovet

3、heservicelifeoftool,reducethetoolconsumptionandmakethetoolgettingexcellentcomprehensivemechanicalproperties.Thus,itcanimproveeconomicreturnsandworkingeffiency.Inordertosatisfytherequirementsforhighefficiency,highprecisionandhighreliability,especiallyinthemechanicaldriveindustry.Ever

4、ycountryofmanufacturingindustyintheworldshouldpaymoreattentiontothedevelopmentofcoatingtechnologyandapplicationinthetoolingmanufacturingKeywords:CoatingTechnology，CuttingTool，PVD，Mechanicalproperties，Economicbenefit。131.绪论切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改进性技术。涂层刀具比未涂层刀具具有高速、高效、高精度、高质量、

5、低成本及长寿命的优点，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。可以说，涂层刀具的出现是刀具材料发展的一次革命，因为它解决了刀具强度和韧性之间的矛盾。因此，涂层技术与材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的应用日益重视，并有了长足的发展，为刀具切削性能的提高开创了新的历史篇章。我国的刀具涂层技术经过多年发展，目前正处于关键时期，即原有技术已不能满足切削加工日益提高的要求，而国内各大工具厂的涂层技术也远落后于世界其他国家，到了必

6、须更新换代的时期。因此，充分了解国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势，瞄准国际涂层技术先进水平，有计划、按步骤地发展刀具涂层技术（尤其是PVD技术），对于提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。2.涂层技术的发展及现状刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）技术和物理气相沉积（PVD）技术两大类，分别评述如下。2.1CVD技术的发展二十世纪六十年代以来，CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。由于CVD工艺气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、AL2O3等单层及多元多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强

7、度较高，薄膜厚度可达7-9μm，因此到八十年代中后期，美国已有85%的硬质合金工具采用了表面涂层处理，其中CVD涂层占到99%；到九十年代中期，CVD13涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占80%以上。尽管CVD涂层具有很好的耐磨性，但CVD工艺亦有其先天缺陷：一是工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；二是薄膜内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；三是CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染。因此自九十年代中期以来，高温CVD技术的发展和应用受到一定制约。九十年代中后期，中温化学气相沉积（MT—CVD）技术的出现使CVD技术发生了革命性变

8、革。采用MT—CVD技术可获得致密纤维