您必须知道的涂层技术和工具涂层知识1

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。

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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。

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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是最成熟且使用最广泛的硬涂层材料。目前,在发达国家,TiN涂层高速钢工具的使用率已占高速钢工具的50% – 70%,某些无法再磨削的复杂工具的使用率已超过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。

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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。

许多金刚石薄膜需要在600℃– 900℃的温度下沉积,因此该技术通常用于在硬质合金刀具表面沉积金刚石薄膜。碳化金刚石工具的商业化是近年来涂层技术的一项巨大成就。

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。

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