国内外切削刀具涂层技术发展综述.docx

国内外切削刀具涂层技术发展 国内外切削刀具涂层技术发展综述 赵海波 成都工具研究所 摘 要 :对国内外切削刀具涂层技术的现状及发展趋势进行了综合评述 ,从工艺 、装备 、技术开发 、推广应用 、 售后服务等方面分析了我国刀具 PVD 涂层技术发展存在的问题 ,提出我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现 状 ,建立统一的研究 、开发 、服务体系 ,系统引进国外先进技术 ,通过消化吸收逐步增强自我开发能力 ,形成专利技 术 ,最终实现参与国际市场竞争的目的 。 关键词 :切削刀具 , 涂层技术 , 化学气相沉积 , 物理气相沉积 , 现状 , 发展趋势 Summary of Development of Cutting Tool Coating Technology at Home and Abroa d Zhao Haibo Abstract : The present status and developing tendency of the cutting tool coating technology at home and abroad are summa2 rized. The present problems about the development of cutting tool coating technology in China , including process , equipments , ex2 ploitation , spreading application and service after sale are analyzed. It’s put forward that we should establish an united system of research , development and service , systematically introduce and digest advanced technologies , and finally realize the target of tak2 ing part in competition in the world market by increasing the development ability by ourselves and evolving patent technologies. Key words : cutting tool , coating technology , CVD , PVD , present status , developing tendency 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 , CVD 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 ,与目前大力提倡的绿 色制造观念相抵触 ,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 。 八十年代末 , Krupp . Widia 开发的低温化学气相 沉积 ( PCVD) 技术达到了实用水平 ,其工艺处理温度 已降至 450～650 ℃,有效抑制了η相的产生 ,可用于 螺纹刀具 、铣刀 、模具的 TiN 、TiCN 、TiC 等涂层 ,但迄 今为止 ,PCVD 工艺在刀具涂层领域的应用并不广 泛 。九十年代中期 ,中温化学气相沉积 (MT2CVD) 新 技术的 出 现 使 CVD 技 术 发 生 了 革 命 性 变 革 。MT2 CVD 技术是以含 C/ N 的有机物乙腈 ( CH3 CN) 作为 主要反应气体 、与 TiCL4 、H2 、N2 在 700 ～ 900 ℃下产 生分 解 、化 学 反 应 生 成 TiCN 的 新 工 艺 。采 用 MT2 1 引言 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性