刀具的多層塗層材料

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刀具的多層塗層材料簡介
隨著塗層技術的發展,單層多元塗層也逐漸被多層的複合塗層所取代。根據不同塗層材料的性能和切削條件,塗覆不同的塗層組合,以發揮各種塗層的優越性能。……
刀具的多層塗層材料正文

 隨著塗層技術的發展,單層多元塗層也逐漸被多層的複合塗層所取代。根據不同塗層材料的性能和切削條件,塗覆不同的塗層組合,以發揮各種塗層的優越性能。研究較多且有較好應用的是雙層塗層和層數在3~7之間的多層複合塗層。


TiC/TiN雙層塗層兼有TiC塗層的高硬度和高耐磨性,並有TiN塗層良好的化學穩定性和高抗月牙窪磨損性能。由於TiC的熱膨脹係數比TiN更接近基體,塗層的殘餘應力較小,與基體結合牢固,並有較高的抗裂紋擴展能力,所以常用作多層塗層的底層。Al2O3塗層有很多優良的性能,但Al2O3與基體的結合強度較差,在基體上先沉積一層TiC或TiN(如TiC/Al2O3,TiN/Al2O3),可以改善Al2O3塗層的結合強度。其它的雙層塗層有TiN/CBN、Al2O3/CBN、TiC/TiBN及Al2O3/Ti2O3等。


三層塗層的組合方式很多,例如TiC/TiCN/TiN、TiC/TiCN/Al2O3、TiC/TiN/Al2O3、TiC/Al2O3/TiN、TaC/TiC/TiN、TiN/TiC/TiN和TiCN/TiC/TCN等,都是利用各個單塗層的優點根據不同的切削條件組合而成的。最常見是TiC/TiCN/TiN塗層,這種塗層與TiC/TiN塗層相同,切削性能優於單層TiC和TiN塗層。大多數刀具塗層廠家都有這種組合方式的塗層牌號,如美國Carmet公司的CA9443、CA9721;Kennametal公司的KC210、KC250等。


在TiC/TiCN/TiN塗層組合中再加入Al2O3層成為更現代化的塗層。如瑞典SandvikCoromant公司在CIMT2005上新的GC2015牌號刀具是具有TiCN-TiN/Al2O3-TiN結構的複合塗層,其中底層的TiCN與基體的結合強度高,並有良好的耐磨性。TiN/Al2O3的多層結構既耐磨又能抑制裂縫的擴展,表面的TiN具有較好的化學穩定性,又易於觀察刀具的磨損。日本不二越公司開發出一種稱為SG的新型塗層,其結構為TiN/TiCN/Ti,塗層與基體結合強度高,表層為Ti系特殊膜層,具有極好的耐熱性。瑞典Seco刀具公司應用新的MT-CVD生產的TP3000刀片塗層內層的TiCN與基體有較強的結合力和強度,中間的Al2O3作為一種有效的熱屏障可允許有更高的切削速度,外層的TiCN保證抗前刀面和后刀面磨損能力,最外一薄層金黃色的TiN使得容易辨別刀片的磨損狀態。


其它的多層塗層組合有如德國Widia公司的TiC/TiCN/TiN/Al(O,N)/TiN塗層,日本三菱金屬公司生產的牌號為U66的TiC/特殊陶瓷/Al2O3塗層;美國VR/Wesson公司生產的牌號為680刀片的TaC/TiC/Al2O3/TiN組合塗層,奧地利Tizit金屬加工公司生產的牌號為StamasterSr17刀片的TiC/TiCN/TiN/陶瓷組合塗層等。


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