您必须知道的涂层技术和工具涂层知识

在本工具每周中，我们重点介绍硬质合金工具涂层知识。欢迎浏览我公司的涂装工具。

涂层类型

氮化钛（TiCN）

涂层的硬度高于TiN涂层。由于碳含量的增加，TiCN涂层的硬度提高了33%，其硬度范围约为hv3000-4000（取决于制造商）。

CVD金刚石涂层

与PVD涂层工具相比，CVD金刚石涂层工具的寿命增加了10到20倍。金刚石涂层刀具的高硬度使得切割TiNg的速度是非涂层刀具的2-3倍。 CVD金刚石氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度越高，高温下对TiNg的切割越有利。

尽管室温下TiAlN涂层的硬度可能低于TiCN涂层，但已证明TiAlN涂层在高温下比TiCN涂层有效得多。 TiAlN涂层可以在高温下保持其硬度的原因是，它可以在刀具和切屑之间形成一层氧化铝，从而可以将热量从刀具传递到工件或切屑。

与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的cutTiNg速度通常更高，这使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层。 pvdtialn涂层石材工具通常用于硬质合金钻头和立铣刀，是切削有色金属和非金属材料的理想选择。

工具表面的硬膜材料具有以下要求

①硬度高，耐磨性好；

②化学性能稳定，与工件材料无化学反应；

③耐热，耐氧化，低摩擦系数，与基体的牢固附着性等。单一涂料很难满足上述技术要求。

从最初的单一TiN涂层和TiC涂层开始，涂层材料的开发经历了tic-a120o3-TiN复合涂层，TiCN，TiAlN和其他多组分复合涂层的开发阶段。现在，新开发了TiN / NbN，TiN / CN等多组分复合膜材料，大大提高了工具涂层的性能。

涂料选择标准

在带涂层的cutTiNg工具的制造过程中，通常根据涂层的硬度，耐磨性，高温抗氧化性，润滑性和粘附性进行选择，其中涂层的氧化与cutTiNg温度最直接相关。

氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度值越高，高温下切割TiNg越有利。尽管室温下TiAlN涂层的硬度可能低于TiCN涂层，但已证明TiAlN涂层在高温下比TiCN涂层有效得多。

TiAlN涂层可以在高温下保持其硬度的原因是，它可以在刀具和切屑之间形成一层氧化铝，从而可以将热量从刀具传递到工件或切屑。与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的cutTiNg速度通常更高，这使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层。硬质合金钻头和立铣刀通常使用这种PVD TiAlN涂层。

从应用技术的角度来看：除了切割温度，切割深度，切割速度和冷却液也会影响工具涂层的应用效果。

通用涂料的开发

TiN is the most mature and widely used hard coating material. At present, the use rate of TiN coated high-speed steel tools in developed countries has accounted for 50% – 70% of high-speed steel tools, and the use rate of some complex tools that can not be reground has exceeded 90%.

由于现代金属切削TiNg工具的高技术要求，TiN涂层越来越无法适应。 TiN涂层的抗氧化性差。当温度达到500℃时，薄膜明显被氧化和烧蚀，其硬度不能满足需要。 TIC具有更高的显微硬度，因此该材料具有更好的耐磨性。同时，它与基材具有牢固的粘合力。在制备多层耐磨涂层时，通常将tic用作与基材接触的底层薄膜。它是涂层工具中非常常见的涂层材料。

随着TiCN和TiAlN的发展，涂层工具的性能得到了提高。 TiCN可以减少涂层的内部应力，提高涂层的韧性，增加涂层的厚度，防止裂纹扩展，并减少切割的TiNg边缘塌陷。将TiCN设置为涂层工具的主要耐磨层时，可以显着提高工具寿命。

TiAlN具有良好的化学稳定性，抗氧化性和耐磨性。当加工高合金钢，不锈钢，qinalloy和镍合金时，其使用寿命是TiN涂层工具的3-4倍。如果TiAlN涂层中的Al浓度很高，则在切割TiNg的过程中会在涂层表面形成一层不合格的Al2O3薄层，从而形成硬质惰性保护膜。涂层刀具可以更有效地用于高速切削TiNg。掺有氧的钛氮碳化钛具有较高的显微硬度和化学稳定性，可产生与tic deca12o3复合涂层相同的效果。微信进行金属加工，含量好，值得关注。

在上述硬膜材料中，显微硬度HV可以超过50gpa的有三种：金刚石膜，CBN和氮化碳。

Many diamond films are required to be deposited at 600 ℃ – 900 ℃, so this technology is often used to deposit diamond films on the surface of cemented carbide tools. The commercialization of diamond carbide tools is a great achievement of coating technology in recent years.

CBN的硬度和导热率仅次于金刚石。它具有出色的热稳定性，加热到1000℃时不会氧化。 CBN对黑色金属具有非常稳定的化学性质。与钻石不同，CBN不适合钢加工。可广泛用于钢铁产品的精加工和磨削。

除了出色的耐磨性，CBN涂层还可以以很高的切割TiNg速度加工耐热钢，钛合金和淬火钢。它还可以切割高硬度的硬质和冷轧辊，碳掺杂的淬火材料和Si Al合金，并且刀具磨损非常严重。 CVD和PVD是在低压气相中合成CBN膜的主要方法。 CVD包括化学传输PCVD，热线辅助加热PCVD，ECR-CVD等； PVD包括反应性离子束沉积，主动反应性蒸发，激光辅助沉积等。在CBN合成技术的基础研究和应用中，仍有很多工作要做，包括反应机理和成膜过程，等离子体诊断和质谱分析，确定最佳工艺条件，开发高效设备等

氮化碳的硬度可以达到或高于金刚石。氮化碳合成的成功是分子工程的杰出例子。氮化碳作为一种超硬材料，有望具有许多其他有价值的物理和化学特性，而氯化碳的研究已成为世界材料科学领域的热门话题。