刀具涂層技術(shù)知識大盤點(diǎn)【干貨滿滿】

1、刀具涂層技術(shù)知識盤點(diǎn)【干貨滿滿】內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò)，由“深圳機(jī)械展11萬m2 , 1100多家展商，超10萬觀眾 收集整理！更多cnc加工中心、車銑磨鉆床、線切割、數(shù)控刀具工具、自動化、數(shù)字無人工廠、精密測量、3D打印、激光切割、鈑金沖壓折彎、精密零件加工等展示， 就在深圳機(jī)械展。一、刀具涂層通過化學(xué)或物理的方法在刀具外表形成某種薄膜， 使切削刀具獲得優(yōu)良的綜 合切削性能，從而滿足高速切削加工的要求；自20世紀(jì)70年代初硬質(zhì)涂層刀具問世以來，化學(xué)氣相沉積CVD技術(shù)和物理氣相沉積PVD技術(shù)相繼得到開展， 為刀具性能的提高開創(chuàng)了歷史的新篇章。涂層刀具與未涂層刀具相比，具有顯著 的優(yōu)越性：它可大幅度提高切

2、削刀具壽命；有效地提高切削加工效率；提高加工 精度并明顯提高被加工工件的外表質(zhì)量；有效地減少刀具材料的消耗，降低加工 本錢；減少冷卻液的使用，降低本錢，利于環(huán)境保護(hù)。二、刀具涂層的特點(diǎn)1、采用涂層技術(shù)可在不降低刀具強(qiáng)度的條件下，大幅度地提高刀具外表硬 度，目前所能到達(dá)的硬度已接近100GPa ；2、隨著涂層技術(shù)的飛速開展，薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性及高溫抗氧化性更加突出， 從而使高速切削加工成為可能。3、潤滑薄膜具有良好的固相潤滑性能，可有效地改善加工質(zhì)量，也適合于 干式切削加工;4、涂層技術(shù)作為刀具制造的終工序，對刀具精度幾乎沒有影響，并可進(jìn)行重復(fù)涂層工藝。三、常用的涂層1、氮化鈦涂層：氮化鈦TiN是

3、一種通用型PVD涂層，可以提高刀具 硬度并具有較高的氧化溫度。該涂層用于高速鋼切削刀具或成形工具可獲得很不 錯(cuò)的加工效果。2、氮化鉻涂層：CrN涂層良好的抗粘結(jié)性使其在容易產(chǎn)生積屑瘤的加工中 成為首選涂層。涂覆了這種幾乎無形的涂層后，高速鋼刀具或硬質(zhì)合金刀具和成 形工具的加工性能將會大大改善。3、 金剛石涂層CVD :金剛石涂層可為非鐵金屬材料加工刀具提供性能，是加工石墨、金屬基復(fù)合材料MMC、咼硅鋁合金及許多其它咼磨蝕材料的理想 涂層注意：純金剛石涂層刀具不能用于加工鋼件，因?yàn)榧庸や摷r(shí)會產(chǎn)生大量 切削熱，并導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)反響，使涂層與刀具之間的粘附層遭到破壞?！窘饘偌庸の⑿牛瑑?nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)

4、注】4、氮碳化鈦涂層：氮碳化鈦TiCN丨涂層中添加的碳元素可提高刀具硬度 并獲得更好的外表潤滑性，是高速鋼刀具的理想涂層。5、氮鋁鈦或氮鈦鋁涂層TiAIN/AITiN : TiAIN/AITiN 涂層中形成的氧化 鋁層可以有效提高刀具的高溫加工壽命。主要用于干式或半干式切削加工的硬質(zhì) 合金刀具可選用該涂層。根據(jù)涂層中所含鋁和鈦的比例不同，AITiN涂層可提供 比TiAIN涂層更高的外表硬度，因此它是高速加工領(lǐng)域又一個(gè)可行的涂層選擇。四、涂層技術(shù)及刀具涂層知識1、氮碳化鈦TiCN:涂層比氮化鈦TiN涂層具有更高的硬度。由于增加 了含碳量，使TiCN涂層的硬度提高了 33%，其硬度變化范圍約為Hv

5、30004000取決于制造商。2、CVD金剛石涂層：外表硬度高達(dá)Hv9000的CVD金剛石涂層在刀具上 的應(yīng)用已較為成熟，與PVD涂層刀具相比，CVD金剛石涂層刀具的壽命提高了 10 20倍。金剛石涂層刀具的高硬度，使得切削速度可比未涂層的刀具提高23倍，使CVD金剛氧化溫度是指涂層開始分解時(shí)的溫度值。氧化溫度值 越高，對在高溫條件下的切削加工越有利。雖然TiAlN涂層的常溫硬度也許低于TiCN涂層，但事實(shí)證明它在高溫加工中要比 TiCN有效得多。TiAlN涂層在 高溫下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具與切屑之間形成數(shù)控微信號cn cdar一層氧化鋁，氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件或切屑。與高

6、速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常更高，這就使TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層， 硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常采用這種 PVDTiAlN涂層石涂層刀具成為有色金屬 和非金屬材料切削加工的不錯(cuò)選擇。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。3、刀具外表的硬質(zhì)薄膜對材料有如下要求：硬度高、耐磨性能好；化學(xué)性能穩(wěn)定，不與工件材料發(fā)生化學(xué)反響；耐熱耐氧化，摩擦系數(shù)低，與基體 附著牢固等。單一涂層材料很難全部到達(dá)上述技術(shù)要求。涂層材料的開展，已由起初的單一 TiN涂層、TiC涂層，經(jīng)歷了 TiCA12O3 TiN復(fù)合涂層和TiCN、 TiAlN等多元復(fù)合涂層的開展階段，現(xiàn)在新開展了TiN / NbN、Ti

7、N /CN，等多元復(fù)合薄膜材料，使刀具涂層的性能有了很大提高。4、在涂層刀具制造過程中，一般根據(jù)涂層的硬度，耐磨性，高溫抗氧化性， 潤滑性以及抗粘結(jié)性等幾個(gè)方面來選擇，其中涂層氧化性是與切削溫度直接相關(guān)的技術(shù)條件。氧化溫度是指涂層開始分解時(shí)的溫度值，氧化溫度值越高，對在高 溫條件下的切削加工越有利。雖然 TiAIN涂層的常溫硬度也許低于TiCN涂層， 但事實(shí)證明它在高溫加工中要比 TiCN有效得多。TiAIN涂層在高溫下仍能保持 其硬度的原因在于可在刀具與切屑之間形成一層氧化鋁，氧化鋁層可將熱量從刀 具傳入工件或切屑。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常更高，這就使TiAIN成為硬質(zhì)合

8、金刀具的首選涂層，硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常采用這 種PVDTiAIN涂層.5、從應(yīng)用技術(shù)角度講：除了切削溫度外，切削深度、切削速度和冷卻液都可能對刀具涂層的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。五、常用涂層材料進(jìn)展及超硬涂層技術(shù)硬質(zhì)涂層材料中，工藝成熟、應(yīng)用廣泛的是 TiN。目前，工業(yè)興旺國家TiN 涂層高速鋼刀具的使用率已占高速鋼刀具的 50 % 70 %，有的不可重磨的復(fù) 雜 刀具的使用率已超過90 %。由于現(xiàn)代金屬切削對刀具有很高的技術(shù)要求，TiN涂層日益不能適應(yīng)。TiN涂層的耐氧化性較差，使用溫度達(dá) 500 C時(shí)，膜層 明 顯氧化而被燒蝕，而且它的硬度也滿足不了需要。TiC有較高的顯微硬度，因而該材料的耐

9、磨性能較好。同時(shí)它與基體的附著牢固，在制備多層耐磨涂層時(shí)，常 將TiC作為與基體接觸的底層膜，在涂層刀具中它是十分常用的涂層材料。TiCN和TiAIN的開發(fā)，又使涂層刀具的性能上了一個(gè)臺階。TiCN可降低涂層的內(nèi)應(yīng)力，提高涂層的韌性，增加涂層的厚度，阻止裂紋的擴(kuò)散，減少刀具 崩刃。將TiCN設(shè)置為涂層刀具的主耐磨層，可顯著提高刀具的壽命。TiAIN化學(xué)穩(wěn)定性好，抗氧化磨損，加工高合金鋼、不銹鋼、欽合金、鎳合金時(shí)，比TiN涂層刀具提高壽命3 4倍。在TiAIN涂層中如果有較高的AI濃度，在切削時(shí)涂層外表會生成一層很薄的非品態(tài) A12O3 ,形成一層硬質(zhì)惰性保護(hù)膜，該涂層 刀具可更有效地用于高速切

10、削加工。摻氧的氮碳化鈦TiCNO具有很高的顯微硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，可以產(chǎn)生相當(dāng)于 TiC十A12O3復(fù)合 涂層的作用。金屬加工 微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。在上述硬質(zhì)薄膜材料中，顯微硬度 HV能夠超過50GPa的有3種：金剛石 薄膜、立方氮化硼CBN、氮化碳。許多沉積金剛石薄膜的溫度要求為 600 C 一 900 C,因此該技術(shù)常用于硬質(zhì) 合金刀具外表沉積金剛石薄膜。金剛石硬質(zhì)合金刀具的商品化，是近幾年涂層技 術(shù)的重大成就。CBN在硬度和導(dǎo)熱率方面僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性極好，在大氣中加熱至1000 C也不發(fā)生氧化。 CBN對于鐵族金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能，與金剛 石不宜加工鋼材不同，它可以廣泛用

11、于鋼鐵制品的精加工、研磨等。CBN涂層除具有優(yōu)良的耐磨損性能外，還可以在相當(dāng)高的切削速度下加工耐熱鋼、 鈦合金、 淬火鋼，能切削高硬度的冷硬軋輥、摻碳淬火材料和對刀具磨損非常嚴(yán)重的Si Al合金等。低壓氣相合成 CBN薄膜的方法主要有CVD和PVD法。CVD 包括化學(xué)輸運(yùn)PCVD，熱絲輔助加熱PCVD、ECR CVD等；PVD那么有反響離 子束鍍、活性反響蒸鍍、激光蒸鍍離子束輔助沉積法等。CBN的合成技術(shù)，在根底研究和應(yīng)用技術(shù)方面都還有不少工作要做，包括反響機(jī)制和成膜過程、等離 子體診斷和質(zhì)譜分析、工藝條件確實(shí)定、高效率設(shè)備的開發(fā)等。氮化碳有可能具有到達(dá)或超過金剛石的硬度。合成氮化碳的成功，是分子工 程學(xué)杰出的范例。作為超硬材料的氮化碳，預(yù)期還有其它許多珍貴