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當(dāng)前位置: 首頁(yè) >>硬質(zhì)合金涂層
涂層刀具是在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼(HSS)基體表面上,利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物(也可涂覆在陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而獲得的。涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障,減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng),從而減少了月牙槽磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性,切削時(shí)可比未涂層刀具提高刀具壽命3~5倍以上,提高切削速度20%~70%,提高加工精度0.5~1級(jí),降低刀具消耗費(fèi)用20%~50%。因此,涂層刀具已成為現(xiàn)代切削刀具的標(biāo)志,在刀具中的使用比例已超過(guò)50%。目前,切削加工中使用的各種刀具,包括車(chē)刀、鏜刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、絲錐、螺紋梳刀、滾壓頭、銑刀、成形刀具、齒輪滾刀和插齒刀等都可采用涂層工藝來(lái)提高它們的使用性能。 生產(chǎn)硬質(zhì)合金涂層方法目前生產(chǎn)上常用的涂層方法有兩種:物理氣相沉積(PVD) 法和化學(xué)氣相沉積(CVD) 法。前者沉積溫度為500℃,涂層厚度為2~5μm;后者的沉積溫度為900℃~1100℃,涂層厚度可達(dá)5~10μm,并且設(shè)備簡(jiǎn)單,涂層均勻。因PVD法未超過(guò)高速鋼本身的回火溫度,故高速鋼刀具一般采用PVD法,硬質(zhì)合金大多采用CVD法。硬質(zhì)合金用CVD法涂層時(shí),由于其沉積溫度高,故涂層與基體之間容易形成一層脆性的脫碳層(η相),導(dǎo)致刀片脆性破裂。近十幾年來(lái),隨著涂覆技術(shù)的進(jìn)步,硬質(zhì)合金也可采用PVD法。國(guó)外還用PVD/CVD相結(jié)合的技術(shù),開(kāi)發(fā)了復(fù)合的涂層工藝,稱(chēng)為PACVD法(等離子體化學(xué)氣相沉積法)。即利用等離子體來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),可把涂覆溫度降至400℃以下(目前涂覆溫度已可降至180℃~200℃),使硬質(zhì)合金基體與涂層材料之間不會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散、相變或交換反應(yīng),可保持刀片原有的韌性。據(jù)報(bào)道,這種方法對(duì)涂覆金剛石和立方氮化硼(CBN)超硬涂層特別有效。 用CVD法涂層時(shí),切削刃需預(yù)先進(jìn)行鈍化處理(鈍圓半徑一般為0.02~0.08mm,切削刃強(qiáng)度隨鈍圓半徑增大而提高),故刃口沒(méi)有未涂層刀片鋒利。所以,對(duì)精加工產(chǎn)生薄切屑、要求切削刃鋒利的刀具應(yīng)采用PVD法。涂層除可涂覆在普通切削刀片上外,還可涂覆到整體刀具上,目前已發(fā)展到涂覆在焊的硬質(zhì)合金刀具上。據(jù)報(bào)道,國(guó)外某公司在焊接式的硬質(zhì)合金鉆頭上采用了PCVD法,結(jié)果使加工鋼料時(shí)的鉆頭壽命比高速鋼鉆頭長(zhǎng)10倍,效率提高5倍。各種新型涂層
涂層材料涂層材料須具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、不與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)低,以及與基體附著牢固等要求。顯然,單一的涂層材料很難滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求。所以硬質(zhì)涂層材料已由最初只能涂單一的TiC、TiN、Al2O3,進(jìn)入到開(kāi)發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的新階段。新開(kāi)發(fā)的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多層涂層與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復(fù)合,加上新型的抗塑性變形基體,在改善涂層的韌性、涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、提高涂層耐磨性方面有了重大進(jìn)展。目前,又突破了在硬質(zhì)合金基體上涂覆金剛石薄膜技術(shù),全面提高了刀具的性能。
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