刀具涂层——表面与界面选读.pptx

涂层刀具;涂层刀具;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；CVD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、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寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。;涂层;涂层材料:须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低，基体附着牢固等要求。显然，单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3，进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、AlTiN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合，加上新型的抗塑性变形基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。目前，又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术，全面提高了刀具的性能。;TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几年来开发的硬 质涂层新材料。TiAlN涂层刀片已商品化。 它的化学稳???性和抗氧化磨损性能好，用 其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合 金时的刀具寿命可比TiN涂层高3~4倍。此 外，TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度，切 削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产 生一层硬质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速切削。例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料，化学稳定性好，不产生粘屑。TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削性能明显优于TiN。;德国某公司开发了Supernitride涂层系列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层(氧化温度达1000℃)，它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢。;纳米超薄膜涂层;特固克涂层;PVD与CVD比较;适用范围;谢谢大家！