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刀具涂层材料、涂层方法及发展方向(2)

时间:2010/5/11 16:32:28     企业:   【字体:↑大 ↓小

    

值得一提的是美国Multi-Scientific Coating公司的类金刚石的碳涂层,使用热阴极蒸发技术把碳沉积到刀具表面后,类金刚石碳涂层和基体结合良好,有很多金刚石相似的性能,有高的耐磨性和低的摩擦系数。其它ZrN,TiZrN类金刚石膜涂层(DLC)的应用范围也不断拓展,主要用于加工有色合金。

氮化铝钛涂层也由原先常使用的Ti0.75Al0.25N转化为优先使用Ti0.5Al0.5N,Ti0.5Al0.5N涂层抗氧化温度为700℃,在空气中加热会在表面产生一层非晶态Al2O3薄膜,可以对涂层起保护作用。

日本不二越公司开发出一种称为SG的新型涂层,它由TiN、TiCN及Ti系膜三层组成,耐磨性优于TiN涂层,且涂层与基体的结合强度高,表层为Ti系特殊膜层,具有极好的耐热性。

瑞士还开发出一种称为“MOVIC”软涂层的新工艺,即在刀具表面涂复一层固体润滑膜二硫化钼,刀具切削寿命数倍增加,且能获得优良的加工表面。其它硫族元素如WS2等软涂层也取得了一定进展。这些软涂层在加工高强度铝合金和贵重金属方面有良好的应用前景。

近年来,高硬度的涂层开始出现。包括立方氮化硼(CBN)涂层、氮化碳(CNX)、多晶氮化物超点阵涂层等。CBN涂层硬度达5200kgf/mm2,仅次于金刚石,可有效的切削淬火钢和其它难加工合金。如果氮化碳(CNX)涂层能够形成b-C3N4,理论上可以计算出其硬度将超过金刚石。已经有氮化碳合成的报道。多晶氮化物超点阵涂层是一种很有希望的新型刀具涂层,多晶TiN/NbN和TiN/VN超点阵涂层的硬度分别为5200kgf/mm2和5600kgf/mm2,超点阵涂层由于层内或层间位错困难导致其硬度很高。

2) 的涂层工艺方法

随着涂层技术的发展,出现了综合PVD和CVD的PACVD法,另外,还有离子束溅射方法,中能离子束辅助沉积技术(IBAD)也可用于涂层,离子束辅助沉积兼有气相沉积与离子注入的优点。等离子辅助化学气相沉积(PCVD)利用等离子体来促进化学反应,可使沉积温度降低到200~500℃。Sol-Gel法由于其自身的优点也越来越受到人们的重视。

MT-CVD(中温化学气相沉积)则在一定程度上克服了一般HD-CVD(高温化学气相沉积)的缺点,其沉积温度低(700~900℃),沉积速度快,涂层厚,工艺环镀性好,对于形体复杂的工件涂层均匀,而且涂层附着力高,涂层内部残余应力小,是一种优于HT-CVD的涂层工艺方法。

涂层所用的基体范围也在扩大,包括高速钢、硬质合金和陶瓷都可以进行涂层。近几年来陶瓷涂层硬质合金刀具发展迅速,特别是Al2O3陶瓷由于其高化学稳定性和耐氧化性特别适用于高速切削,在陶瓷涂层中所占比例较大。

虽然刀具涂层工艺上获得了长足的发展,特别是梯度涂层工艺,但总体说来涂层技术有待进一步提高。

3 结论

涂层刀具较好的解决了刀具强度和韧性之间的矛盾,大大提高了刀具的耐用度和切削速度。但存在涂层易剥落,工艺复杂昂贵等缺点。刀具涂层材料中用的最多的是TiC、TiN、Al2O3、金刚石以及复合涂层。常用涂层方法是CVD法和PVD法。

新型的涂层材料和新的涂层工艺方法不断出现,特别是新型高硬涂层以及软涂层材料将会使涂层刀具的应用将越来越广。

 

 


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