刀具進行涂層是機械加工行業前進道路上的一大變革
發布時間：2013-05-29 新聞來源：中國刀具網
刀具進行涂層是機械加工行業前進道路上的一大變革，它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層耐磨的難熔化合物，從而使刀具的機能得到極大改善。經涂層的刀具可以進步加工效率、加工精度、延長壽命、降低本錢，因而，受到世界各國普遍關注。
現狀
自20世紀60年代末第一代CVD氣相沉積TiC硬質合金刀片問世以來，涂層技術涂層技術對硬質合金硬質合金刀具的發展起了巨大的促進作用。20世紀80年代初PVD氣相沉積TiN在高速鋼刀具上成功應用，被譽為高速鋼刀具機能的一場革命。從此，涂層技術取得了飛速的發展，涂層工藝越來越成熟，涂層刀具應用范圍越來越廣泛。
西方產業發達國家使用的涂層刀具涂層刀具占可轉位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%，新型的數控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂滿和美國肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達85%以上，美國數控機床上使用的硬質合金涂層刀片的比例為80%，瑞典和德國車削用的涂層刀具都在70%以上。日本、俄羅斯涂層技術開發和應用也走在世界前列。我國涂層刀具起步晚，但提高快，涂層網點遍布全國，不少城市都有自己的涂層中央，承接對外加產業務，廠礦也不甘示弱，海內幾家大的工具廠擁有涂膜機都在10臺以上，但多數應用在麻花鉆等低端產品上。德國等產業發達國家的涂層公司紛紛在我國安營扎寨，大搞涂層刀具對外加工。因為資源匱乏和機械加工的高效化，以及數控技術提高及難加工材料增多，涂層刀具正以驚人的發展速度被動式向前挺進。
涂層技術的新發展
縱觀CVD、PVD技術的發展過程，可以發現幾個共同的規律。當第一代涂層產品進入市場后，首先要解決的是涂層設備的國產化題目，以知足市場需要；其次是開發新一代的涂層成分，以進步刀具的加工效率；第三是研制多層涂層及控制技術，使被涂刀具表層具有多種材料的綜協力學機能，對切削、拉銑等不同加工對象實施個性化服務。涂層技術的新發展主要有以下三個方面表現：膜系材料多元化
目前應用最多的涂層物質是TiC、TiN、TiCN和Al2O3。當今在硬質合金涂層硬質合金涂層刀具中應用最多的TiAlN三元涂層，并可以通過調整Al元素的成份比例來獲得不同膜層機能。涂層材料由最初的TiC和TiN單層發展到現在的復合涂層。復合涂層及相關技術的泛起，使涂層既可以進步與基體的結合強度，又具有多種材料的復合機能。近幾年開發的TiN/NbN、TiN/CNx等多元復合薄材料，使涂層刀具壽命有很大的進步。涂層工藝組合的多樣化帶來了TiAlN、TiAlCN、CrSiN等多元復合涂層，使刀具獲得高耐磨、低摩擦、熱不亂好和抗氧化機能等優良的綜合機能。
軟涂層
高硬度是早期涂層技術開發追求的主要目標，然而并不是所有的材料都適合于硬涂層。如高強度鋁合金、鈦合金及某些珍貴材料都不適適用硬涂層刀具加工，而軟涂層則較好地解決了上述材料的難加工題目。軟涂層主要有MoS2、WS2、TaS2等
納米涂層
近期美國學者開發出納米涂層刀具，這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合，以知足不同功能和機能要求，設計公道的納米涂層，可使刀具材料具有優異的減摩抗磨功能和自潤滑機能，合用于高速干切削，尤其適于在數控機床上使用。具有一定代表性的是AlTiN晶粒與無定型的Si3N4納米組分構成的納米混合膜，其硬度可達到45GPa，膜層的不亂性和抗氧化性可達1000℃。
PVD、CVD將長期共存
早在20多年前，PVD涂層投入產業出產以來，人們一直在探索用PVD代替CVD的題目，幾經周折，設想和實踐都成為泡影。
盡管PVD有CVD難以相比的長處，也可以進行a-Al2O3以外的多種硬質涂層，但事實標明：CVD車、銑刀具仍是優于PVD。今后兩種涂層在切削刀具涂層中將長期共存和相互增補，并因各自長處而在涂層產品中占據屬于自己的份額。兩種技術也可以相互結合，取長補短，如目前應用的PCVD涂層技術就是例證。
涂層刀具的應用
涂層技術目前廣泛應用于機械、電子、光學、航空航天、化工、輕紡及食物產業等各個部分。運用高科技手段不僅能沉積各類金屬和合金，還能沉積多種化合物，不僅能在金屬基體上沉積，而且在陶瓷、金剛石金剛石、玻璃甚至塑料等非金屬上沉積，可以絕不夸張地講，涂層技術已滲透滲出到國民經濟各個領域，其作用和效能有目共睹，無論是海內仍是國外機床工具展覽會上，人們都會看到品種繁多、方法各異的涂層工具，應用實例舉不勝舉。
硬度檢查
硬度分歧適的刀具若涂層，涂層技術再高明也無濟于世。例如65HRC以下的高速鋼刀具，硬度大于68HRC的501鋼立銑刀，以及所謂的低合金高速鋼鉆頭鉆頭，涂層效果就不一定好。通過適當的熱處理，將刀具硬度控制在客戶滿足的范圍內，再施以理想涂層，將是錦上添花。
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