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刀具涂层及种类

来源:未知    发布时间:2020-06-03    浏览量:

  

  自从20世纪60年代以来,经过近半个世纪的的发展,刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。刀具表面涂层,主要通过提高刀具表面硬度,热稳定性,降低摩擦系数等方法来提升切削速度,提高进给速度,从而提高切削效率,并大幅提升刀具寿命。

  一、涂层工艺

  刀具涂层技术(shu)通常可分为化(hua)学气相沉积(ji)(CVD)和(he)物理气相沉积(ji)(PVD)两大类。

刀具

  1.CVD技(ji)(ji)术被广泛应(ying)用于(yu)硬质合金(jin)可(ke)转位(wei)刀(dao)具(ju)的(de)(de)表面(mian)(mian)处理。CVD可(ke)实现单成(cheng)份(fen)单层(ceng)及(ji)多成(cheng)份(fen)多层(ceng)复合涂(tu)(tu)层(ceng)的(de)(de)沉(chen)积,涂(tu)(tu)层(ceng)与基体结合强度(du)较高,薄膜(mo)厚度(du)较厚,可(ke)达(da)7~9μm,具(ju)有很好的(de)(de)耐磨性。但CVD工(gong)艺(yi)(yi)温度(du)高,易造(zao)成(cheng)刀(dao)具(ju)材料抗弯强度(du)下降;涂(tu)(tu)层(ceng)内(nei)部呈拉应(ying)力状态,易导致刀(dao)具(ju)使用时(shi)产生微裂纹;同时(shi),CVD工(gong)艺(yi)(yi)排放的(de)(de)废气、废液会造(zao)成(cheng)较大环境污染。为解决CVD工(gong)艺(yi)(yi)温度(du)高的(de)(de)问题,低(di)温化学气相(xiang)沉(chen)积(PCVD),中(zhong)温化学气相(xiang)沉(chen)积(MT-CVD)技(ji)(ji)术相(xiang)继开发(fa)并(bing)投入实用。目(mu)前(qian),CVD(包括MT-CVD)技(ji)(ji)术主要(yao)用于(yu)硬质合金(jin)可(ke)转位(wei)刀(dao)片的(de)(de)表面(mian)(mian)涂(tu)(tu)层(ceng),涂(tu)(tu)层(ceng)刀(dao)具(ju)适(shi)用于(yu)中(zhong)型、重型切(qie)削(xue)的(de)(de)高速粗加(jia)工(gong)及(ji)半精加(jia)工(gong)。

  2.PVD技(ji)(ji)术(shu)主(zhu)要(yao)应用于整体(ti)硬(ying)(ying)质合金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具(ju)和(he)高速钢(gang)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)表面(mian)处(chu)理(li)(li)。与CVD工(gong)艺(yi)相比(bi),PVD工(gong)艺(yi)温度低(最低可(ke)低至80℃),在600℃以下(xia)时(shi)对刀(dao)(dao)具(ju)材(cai)料的(de)(de)抗弯强度基本无(wu)影(ying)(ying)响(xiang);薄膜内部应力(li)状态为(wei)压(ya)应力(li),更(geng)适于对硬(ying)(ying)质合金(jin)(jin)精密复杂(za)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)涂(tu)(tu)层(ceng);PVD工(gong)艺(yi)对环境无(wu)不利影(ying)(ying)响(xiang)。PVD涂(tu)(tu)层(ceng)技(ji)(ji)术(shu)已(yi)普遍应用于硬(ying)(ying)质合金(jin)(jin)钻(zuan)头、铣刀(dao)(dao)、铰刀(dao)(dao)、丝锥、异形刀(dao)(dao)具(ju)、焊接刀(dao)(dao)具(ju)等的(de)(de)涂(tu)(tu)层(ceng)处(chu)理(li)(li)。物理(li)(li)气相沉积(PVD)在工(gong)艺(yi)上主(zhu)要(yao)有(1)真空阴(yin)极弧物理(li)(li)蒸(zheng)发(fa)(2)真空磁控(kong)离子(zi)溅射(she)两种(zhong)方(fang)式(shi)。

  (1)阴(yin)(yin)极(ji)弧(hu)(hu)物(wu)理(li)(li)蒸发(fa)(fa)(ARC)   真空(kong)(kong)阴(yin)(yin)极(ji)弧(hu)(hu)物(wu)理(li)(li)蒸发(fa)(fa)过(guo)程包括(kuo)将(jiang)高电(dian)流,低(di)电(dian)压的(de)(de)电(dian)弧(hu)(hu)激(ji)发(fa)(fa)于靶材之上,并产生(sheng)持续的(de)(de)金(jin)属(shu)(shu)离(li)(li)子(zi)。被(bei)离(li)(li)化的(de)(de)金(jin)属(shu)(shu)离(li)(li)子(zi)以60~100eV平均能(neng)量蒸发(fa)(fa)出来(lai)形成高度激(ji)发(fa)(fa)的(de)(de)离(li)(li)子(zi)束(shu),在(zai)含有(you)惰(duo)性(xing)气体或反应气体的(de)(de)真空(kong)(kong)环(huan)境下沉(chen)积(ji)在(zai)被(bei)镀(du)工(gong)件表面。真空(kong)(kong)阴(yin)(yin)极(ji)弧(hu)(hu)物(wu)理(li)(li)蒸发(fa)(fa)靶材的(de)(de)离(li)(li)化率(lv)在(zai)90%左右,所以与真空(kong)(kong)磁控离(li)(li)子(zi)溅(jian)射相比,沉(chen)积(ji)薄(bo)膜具有(you)更高的(de)(de)硬度和更好的(de)(de)结合力。但由于金(jin)属(shu)(shu)离(li)(li)化过(guo)程非(fei)常(chang)激(ji)烈,会产生(sheng)较多的(de)(de)有(you)害(hai)杂质颗粒,涂层表面较为粗糙(cao)。

  (2)磁控离(li)(li)子溅射(she)(SPUTTERING)  真空磁控离(li)(li)子溅射(she)过程中(zhong),氩离(li)(li)子被(bei)被(bei)加速(su)打在(zai)加有(you)负电压的(de)阴(yin)极(ji)(靶材(cai)(cai))上。离(li)(li)子与(yu)阴(yin)极(ji)的(de)碰(peng)撞使(shi)得(de)靶材(cai)(cai)被(bei)溅射(she)出带(dai)有(you)平均能(neng)量4~6eV的(de)金属(shu)离(li)(li)子。这些(xie)金属(shu)离(li)(li)子沉(chen)积(ji)在(zai)放(fang)于(yu)(yu)靶前方(fang)(fang)的(de)被(bei)镀(du)工(gong)件上,形成涂层薄膜(mo)。由(you)(you)于(yu)(yu)金属(shu)离(li)(li)子能(neng)量较(jiao)低,涂层的(de)结合力与(yu)硬度也相应较(jiao)真空阴(yin)极(ji)弧(hu)物理蒸发方(fang)(fang)式(shi)差(cha)一些(xie),但由(you)(you)于(yu)(yu)其表面质量优异被(bei)广(guang)泛应用于(yu)(yu)有(you)表面功(gong)能(neng)性(xing)和装饰(shi)性(xing)的(de)涂层领域中(zhong)。

  二、涂层种类

刀具

  由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合机械性能的要求,因此涂层成分将趋于多元化、复合化;为满足不同的切削加工要求,涂层成分将更为复杂、更具针对性;在复合涂层中,各单一成分涂层的厚度将越来越薄,并逐步趋于纳米化;涂层工艺温度将越来越低,刀具涂层工艺将向更合理的方向发展。

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