La technologie de revêtement et les connaissances sur le revêtement d'outils que vous devez connaître

Dans cet outil hebdomadaire, nous nous concentrons sur la connaissance du revêtement des outils en carbure. Bienvenue pour parcourir les outils de revêtement de notre société.

Type de revêtement

Nitrure de titane (TiCN)

La dureté du revêtement est supérieure à celle du revêtement TiN. En raison de l'augmentation de la teneur en carbone, la dureté du revêtement TiCN est augmentée de 33%, et sa plage de dureté est d'environ hv3000-4000 (selon le fabricant).

Revêtement diamant CVD

Par rapport aux outils revêtus de PVD, la durée de vie des outils revêtus de diamant CVD est augmentée de 10 à 20 fois. La dureté élevée des outils revêtus de diamant rend la vitesse de coupe 2-3 fois plus élevée que celle des outils non revêtus. La température d'oxydation du diamant CVD fait référence à la valeur de température lorsque le revêtement commence à se décomposer. Plus la température d'oxydation est élevée, plus elle est favorable au découpage à haute température.

Bien que la dureté du revêtement TiAlN à température ambiante puisse être inférieure à celle du revêtement TiCN, il a été prouvé que le revêtement TiAlN est beaucoup plus efficace que le revêtement TiCN à haute température. La raison pour laquelle le revêtement TiAlN peut conserver sa dureté à haute température est qu'il peut former une couche d'alumine entre l'outil et la puce, qui peut transférer la chaleur de l'outil à la pièce ou à la puce.

Par rapport aux outils en acier rapide, la vitesse de coupe des outils en carbure cémenté est généralement plus élevée, ce qui fait du TiAlN le revêtement préféré pour les outils en carbure cémenté. Les outils en pierre revêtue de pvdtialn sont généralement utilisés pour les forets en carbure cémenté et les fraises en bout comme un bon choix pour la coupe de matériaux non ferreux et non métalliques.

Le matériau du film dur sur la surface de l'outil a les exigences suivantes

① Dureté élevée et bonne résistance à l'usure;

② Propriété chimique stable, aucune réaction chimique avec le matériau de la pièce;

③ Résistant à la chaleur et à l'oxydation, faible coefficient de frottement, adhérence ferme avec la matrice, etc. Il est difficile pour un matériau de revêtement unique de répondre aux exigences techniques ci-dessus.

Le développement des matériaux de revêtement est passé par les étapes de développement du revêtement composite tic-a12o3-TiN, TiCN, TiAlN et d'autres revêtements composites multi-composants à partir du revêtement TiN et du revêtement TiC originaux. Désormais, les matériaux de films composites multicomposants tels que TiN / NbN, TiN / CN, etc. ont été récemment développés, ce qui améliore considérablement les performances du revêtement des outils.

Les critères de sélection des matériaux de revêtement

Dans le processus de fabrication des outils de coupe revêtus, il est généralement sélectionné en fonction de la dureté, de la résistance à l'usure, de la résistance à l'oxydation à haute température, de la lubrification et de la résistance à l'adhérence du revêtement, parmi lesquels l'oxydation du revêtement est la plus directement liée à la température de coupe .

La température d'oxydation fait référence à la valeur de température lorsque le revêtement commence à se décomposer. Plus la valeur de la température d'oxydation est élevée, plus elle est favorable au découpage à haute température. Bien que la dureté du revêtement TiAlN à température ambiante puisse être inférieure à celle du revêtement TiCN, il a été prouvé que le revêtement TiAlN est beaucoup plus efficace que le revêtement TiCN à haute température.

La raison pour laquelle le revêtement TiAlN peut conserver sa dureté à haute température est qu'il peut former une couche d'alumine entre l'outil et la puce, qui peut transférer la chaleur de l'outil à la pièce ou à la puce. Par rapport aux outils en acier à grande vitesse, la vitesse de coupe des outils en carbure cémenté est généralement plus élevée, ce qui fait de TiAlN le revêtement préféré des outils en carbure cémenté. Les fraises et fraises en carbure cémenté utilisent généralement ce revêtement PVD TiAlN.

Du point de vue de la technologie d'application: en plus de la température de coupe, la profondeur de coupe, la vitesse de coupe et le liquide de refroidissement peuvent affecter l'effet d'application du revêtement de l'outil.

Développement de matériaux de revêtement courants

Le TiN est le matériau de revêtement dur le plus mature et le plus largement utilisé. À l'heure actuelle, le taux d'utilisation des outils en acier rapide revêtus de TiN dans les pays développés a représenté 50% - 70% d'outils en acier rapide, et le taux d'utilisation de certains outils complexes qui ne peuvent pas être réaffûtés a dépassé 90%.

En raison des exigences techniques élevées des outils modernes de coupe de métal, le revêtement TiN est de plus en plus incapable de s'adapter. Le revêtement TiN a une faible résistance à l'oxydation. Lorsque la température atteint 500 ℃, le film est évidemment oxydé et ablaté, et sa dureté ne peut pas répondre aux besoins. Le TIC a une microdureté plus élevée, donc le matériau a une meilleure résistance à l'usure. En même temps, il a une adhérence ferme avec le substrat. Dans la préparation d'un revêtement multicouche résistant à l'usure, le tic est souvent utilisé comme film sous-jacent en contact avec le substrat. C'est un matériau de revêtement très courant dans les outils de revêtement.

Avec le développement de TiCN et TiAlN, les performances des outils revêtus ont été améliorées. Le TiCN peut réduire la contrainte interne du revêtement, améliorer la ténacité du revêtement, augmenter l'épaisseur du revêtement, empêcher la propagation des fissures et réduire l'effondrement des bords coupés. Lorsque TiCN est défini comme la principale couche résistante à l'usure des outils revêtus, la durée de vie de l'outil peut être considérablement améliorée.

TiAlN a une bonne stabilité chimique, une résistance à l'oxydation et une résistance à l'usure. Lors du traitement d'acier fortement allié, d'acier inoxydable, d'alliage de qinalliage et de nickel, sa durée de vie est 3-4 fois plus longue que celle des outils revêtus de TiN. S'il y a une forte concentration d'Al dans le revêtement TiAlN, une fine couche de A12O3 non conforme sera formée sur la surface du revêtement pendant le découpage, formant un film protecteur inerte dur. L'outil revêtu peut être utilisé plus efficacement dans la découpe à grande vitesse. Le ticno de carbure d'azote de titane dopé à l'oxygène a une microdureté et une stabilité chimique élevées, ce qui peut produire le même effet que le revêtement composite tic deca12o3. Wechat pour le traitement des métaux, bon contenu, digne d'attention.

Parmi les matériaux de film dur mentionnés ci-dessus, il existe trois types dont la micro-dureté HV peut dépasser 50 gpa: film de diamant, CBN et nitrure de carbone.

De nombreux films de diamant doivent être déposés à 600 ℃ - 900 ℃, cette technologie est donc souvent utilisée pour déposer des films de diamant sur la surface des outils en carbure cémenté. La commercialisation d'outils en carbure de diamant est une grande réussite de la technologie de revêtement ces dernières années.

Le CBN est le deuxième seulement après le diamant en termes de dureté et de conductivité thermique. Il a une excellente stabilité thermique et ne s'oxyde pas lorsqu'il est chauffé à 1000 ℃. Le CBN possède des propriétés chimiques très stables pour les métaux ferreux. Contrairement au diamant, le CBN ne convient pas au traitement de l'acier. Il peut être largement utilisé dans la finition et le meulage de produits en acier.

En plus de son excellente résistance à l'usure, le revêtement CBN peut également traiter l'acier résistant à la chaleur, l'alliage de titane et l'acier trempé à une vitesse de coupe assez élevée. Il peut également couper des rouleaux durs et froids avec une dureté élevée, des matériaux trempés dopés au carbone et un alliage Si Al avec une usure très grave de l'outil. CVD et PVD sont les principales méthodes de synthèse des films CBN en phase gazeuse basse pression. Le CVD comprend le PCVD de transport chimique, le PCVD de chauffage assisté par fil chaud, l'ECR-CVD, etc. Le PVD comprend le plaquage de faisceaux d'ions réactifs, l'évaporation réactive active, le dépôt assisté par laser, etc. Il reste encore beaucoup de travail à faire dans la recherche fondamentale et l'application de la technologie de synthèse du CBN, y compris le mécanisme de réaction et le processus de formation de film, le diagnostic du plasma et analyse par spectrométrie de masse, détermination des meilleures conditions de process, développement d'équipements à haut rendement, etc.

Le nitrure de carbone peut avoir une dureté égale ou supérieure à celle du diamant. Le succès de la synthèse du nitrure de carbone est un exemple exceptionnel d'ingénierie moléculaire. En tant que matériau super dur, le nitrure de carbone devrait avoir de nombreuses autres propriétés physiques et chimiques précieuses, et l'étude du chlorure de carbone est devenue un sujet brûlant dans le domaine de la science des matériaux dans le monde.