塗層刀具的優越性及最新技術發展

   時間:2014-03-13 22:18:51
塗層刀具的優越性及最新技術發展簡介
 近30餘年來,刀具塗層技術迅速發展,塗層刀具得到了廣泛應用。1969年德國克虜伯(Krupp)公司和瑞典山特維克(Sandvik)公司研發成功了化學氣相沉積(CVD)塗層技術,……
塗層刀具的優越性及最新技術發展正文

 近30餘年來,刀具塗層技術迅速發展,塗層刀具得到了廣泛應用。1969年德國克虜伯(Krupp)公司和瑞典山特維克(Sandvik)公司研發成功了化學氣相沉積(CVD)塗層技術,並向市場推出了CVDTiC塗層硬質合金刀片產品。20世紀70年代初,美國本夏(R.Runshan)和拉格胡南(A.Raghuran)研發了物理氣相沉積(PVD)工藝,並於1981年將PVDTiN高速鋼刀具產品推向市場。當時CVD塗層工藝溫度約1000℃,主要用於硬質合金刀具(刀片)的表面塗層;PVD塗層工藝溫度為500℃和500℃以下,主要用於高速鋼刀具的表面塗層。


後來,CVD和PVD塗層技術不斷迅速發展,在塗層材料、塗層設備和工藝等方面都有了很大進步,而且發展了多層材料的塗覆技術,使塗層刀具(刀片)的使用性能有了很大的提高。PVD塗層技術過去主要用於高速鋼刀具,而近年來隨著PVD塗層技術飛躍發展,也成功用於硬質合金刀具(刀片),佔領了硬質合金塗層刀具(刀片)的一半陣地。現在,塗層高速鋼刀具和塗層硬質合金刀具(刀片)廣泛應用,已佔全部刀具使用總量的50%以上。


塗層刀具的優越性


在韌性較好的刀具(刀片)基體上進行表面塗層,塗覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如TiN、TiC等),使刀具(刀片)具有全面、良好的綜合性能。未塗層高速鋼的硬度僅為62~68HRC(760~960HV),硬質合金的硬度僅為89~93.5HRA(1300~1850HV);而塗層后的表面硬度可達2000~3000HV以上。


①由於表面塗層材料具有很高的硬度和耐磨性,且耐高溫。故與未塗層的刀具(刀片)相比,塗層刀具允許採用較高的切削速度,從而提高了切削加工效率;或能在相同的切削速度下,提高刀具壽命。


②由於塗層材料與被加工材料之間的摩擦係數較小,故塗層刀具(刀片)的切削力小於未塗層刀具(刀片)。


③用塗層刀具(刀片)加工,零件的已加工表面質量較好。


④由於塗層刀具(刀片)的綜合性能良好,故塗層硬質合金刀片有較好的通用性,一種塗層硬質合金牌號的刀片具有較寬的使用範圍。


刀具塗層技術的發展和進步


筆者多次參觀了國際機床工具展覽會,收集到很多資料,並聽取了各大工具公司的技術報告,從而了解到刀具產品表面塗層技術的發展和進步。


CVD塗層技術的進展


過去,硬質合金刀具表面塗層採用高溫化學氣相沉積(HTCVD)工藝。在常壓或負壓的沉積系統中,將純凈的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等氣體根據沉積物的成分,按一定配比均勻混和,依次塗到具備一定溫度(一般為1000~1050℃)的硬質合金刀片表面,即在刀片表面沉積TiC、TiN、TiCN、Al2O3或者它們的複合塗層。直到現在,HTCVD仍是使用最多的工藝方法,除HTCVD外,還有等離子體化學氣相沉積(PCVD)工藝,它是在硬質合金刀具(刀片)表面塗層的另一種方法,因這種塗層工藝溫度較低(700~800℃),故刀片的抗彎強度降低。因為TiC與基體材料的線膨脹係數最接近,通常用TiC薄層先塗在基體表面上,外面再塗TiN、Al2O3,如TiC/TiN、TiC/Al2O3、TiC/TiCN/TiN等。


後來,發展了各種不同組合的多層塗層。筆者在多次展覽會上調查和統計了瑞典、德國、美國、日本、韓國、以色列和中國各公司的CVD塗層硬質合金刀片產品,塗層材料有以下組合:TiCN/Al2O3、TiCN/TiC/TiN、TiCN/TiC/Al2O3、TiCN/Al2O3/TiN、TiCN/TiC/Al2O3/TiN、TiCN/Al2O3/TiCN、TiN,TiC/TiCN/TiN、TiN/TiCN/TiN等。可以看出,近年多用TiCN或TiN作底層,這是因為基體硬質合金有了改進,例如採用了梯度結構,才有可能用TiCN或TiN墊底。此外,TiN塗層不宜單獨使用,因為與硬質合金相比,TiN的硬度提高不多,TiN必須與TiC、TiCN、Al2O3等組合使用。


PVD塗層技術的進展


早期,PVD塗層均採用「真空蒸鍍法」,膜層往往不均勻,與基體的結合不夠牢固,后發展了「真空磁控濺射法」和「真空等離子鍍工藝」,效果很好。現在刀具表面塗層主要用后兩種方法。


早年,PVD塗層只用於高速鋼刀具,塗層材料幾乎只用TiN一種。後來,改進了塗層工藝,發展了多種塗層材料和多層塗層,在硬質合金刀具上也得到了大量的應用。塗層效果比以往大有進步。TiN塗層材料仍在使用,新興的塗層材料是TiAlN和AlTiN,其使用效果優於TiN。 歐洲的PVD塗層技術水平最高,領先於其他國家和地區。知名的廠商有歐瑞康巴爾查斯(OerlkonBalzers)公司、德國PVT等離子真空技術公司和丹麥尤尼莫克(Unimerco)公司等。他們的PVD塗層設備和工藝先進,塗層材料<

[塗層刀具的優越性及最新技術發展],你可能也喜歡

  • 滾動軸承應用技術
  • 無框鏡架裝配技術
  • 眼鏡裝配技術士
  • 音響裝配技術
  • 日本蠟燭圖技術
  • 模具工業發展方向
  • 通訊軟體的發展
  • 電腦軟體的發展
  • 即時通訊軟體的發展
  • 建立模型發展理論
  • 硬質合金塗層
  • 奈米塗層技術
  • 陶瓷塗層技術
  • 鑽石dnc塗層技術
  • 布料塗層技術
  • 優越高溫熱泵
  • 如何從優秀到卓越
  • 新光三越折扣大優惠
Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “塗層刀具的優越性及最新技術發展