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类型的涂料

氮化钛(TiCN)

镀层的硬度高于TiN镀层。由于碳含量的增加,TiCN涂层的硬度增加了33%,其硬度范围约为hv3000-4000(根据厂家不同)。

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提高了10-20倍。金刚石涂层刀具的高硬度使其切削速度比未涂层刀具快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,越有利于高温切削。

虽然TiAlN涂层在室温下的硬度可能低于TiCN涂层,但已经证明TiAlN涂层在高温下比TiCN涂层更有效。TiAln涂层可以在高温下保持其硬度的原因是它可以在工具和芯片之间形成一层氧化铝,这可以将热量从工具转移到工件或芯片之间。

与高速钢刀具相比,硬质合金刀具的切削速度通常更高,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良好选择。

刀具表面的硬膜材料有以下要求

①硬度高,耐磨性好;

②稳定的化学性质,没有工件材料的化学反应;

③耐热和耐氧化,低摩擦系数,与基质的坚固粘附等。单涂料难以满足上述技术要求。

涂层材料的发展已经通过TIC-A12O3-锡复合涂料,TICN,TiAlN和其他多组分复合涂层的开发阶段,从原始单锡涂层和TIC涂层中涂布。现在,已经新开发了多组分复合薄膜材料,例如锡/ NBN,锡/ CN等,这大大提高了工具涂层的性能。

涂层材料的选择标准

涂层刀具在制造过程中,一般是根据涂层的硬度、耐磨性、耐高温氧化性、润滑性和附着力来选择,其中涂层的氧化性与切削温度最直接相关。

氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度值越高,越有利于高温切削。虽然TiAlN涂层在室温下的硬度可能低于TiCN涂层,但已经证明TiAlN涂层在高温下比TiCN涂层更有效。

TiAln涂层可以在高温下保持其硬度的原因是它可以在工具和芯片之间形成一层氧化铝,这可以将热量从工具转移到工件或芯片之间。与高速钢工具相比,碳化物工具的切割速度通常更高,这使得TiAln优选的硬质合金工具涂层。碳化物碳化物比特和终端磨机通常使用该PVD TiAln涂层。

从应用技术的角度来看:除切削温度外,切削深度、切削速度和冷却剂也会影响刀具涂层的应用效果。

常用涂料的开发

TiN是最成熟、应用最广泛的硬质涂层材料。目前,发达国家镀锡高速钢工具的使用率已占高速钢工具的50% - 70%,一些不能再磨的复杂工具的使用率已超过90%。

由于现代金属切削工具的高技术要求,锡涂层越来越不适应。锡涂层具有较差的抗氧化性。当温度达到500℃时,薄膜明显氧化和消融,其硬度不能满足需求。TIC具有更高的微硬度,因此材料具有更好的耐磨性。同时,它具有与基材的坚固粘附。在制备多层耐磨涂层时,TiC通常用作与基材接触的下面膜。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改善。TICN可以降低涂层的内部应力,提高涂层的韧性,增加涂层的厚度,防止裂缝的扩散,并减少切削刃塌陷。当TICN设置为涂层工具的主耐磨层时,可以显着提高刀具寿命。

TiAln具有良好的化学稳定性,抗氧化性和耐磨性。加工高合金钢,不锈钢,Qinalloy和镍合金时,其使用寿命比锡涂层工具长3-4倍。如果在TiAlN涂层中存在高浓度的Al,则在切割期间在涂层表面上形成薄的非符合A12O3层,形成硬惰性保护膜。涂层工具可以更有效地用于高速切割。掺杂氧气的钛碳化钛碳化物TiCNO具有高的微硬度和化学稳定性,可以产生与Tic Deca12O3复合涂层相同的效果。微信用于金属加工,良好的内容,值得关注。

在上述硬膜材料中,有三种微硬度HV可以超过50gPa:金刚石膜,CBN和氮化物。

许多金刚石薄膜需要在600℃ - 900℃下沉积,因此该技术通常用于沉积在碳化碳碳化物工具表面上的金刚石薄膜。钻石工具的商业化是近年来涂料技术的巨大成就。

CBN的硬度和导热系数仅次于金刚石。它具有优异的热稳定性,加热到1000℃时不氧化。CBN对于黑色金属具有非常稳定的化学性质。与金刚石不同,CBN不适合钢材加工。可广泛用于钢铁制品的精磨加工。

CBN涂层除具有优异的耐磨性外,还能以相当高的切削速度加工耐热钢、钛合金和淬火钢。也可切削硬度高的硬轧辊和冷轧辊,切削含碳淬火材料和刀具磨损严重的硅铝合金。CVD和PVD是低压气相合成CBN薄膜的主要方法。CVD包括化学运输PCVD、热线加热PCVD、ECR-CVD等;PVD包括反应离子束电镀、主动反应蒸发、激光辅助沉积等。在CBN合成技术的基础研究与应用方面,包括反应机理与成膜过程、等离子体诊断与质谱分析、最佳工艺条件的确定、高效设备的开发等方面还有很多工作要做。

氮化碳可能具有高达或高于金刚石的硬度。合成碳氮化物的成功是分子工程的突出典范。作为超硬材料,预计碳氮化物将有许多其他有价值的物理和化学性质,并且对氯化碳的研究已成为世界上材料科学领域的热门话题。

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