硬质合金刀具涂层技术现状及展望
浅谈涂层刀具的应用现状和发展前景
浅谈涂层刀具的应用现状和发展前景摘要：随着新材料的出现，切削速度的提高，对刀具的要求是高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性。
涂层刀具的出现，使难加工材料以及新材料切削性能有了重大突破。
本文从涂层刀具的概念入手，通过分析涂层刀具的发展历史和在金属切削加工中涂层刀具与普通刀具的性价对比来阐述涂层刀具的应用以及目前存在的问题，预测今后的发展前景。
关键词：涂层刀具切削加工应用Abstract:With the emergence of new material, the increase of cutting speed on tool requirements, high cutting speed, high feed rate, high reliability, long life, high precision and good cutting control. Coated cutting tools appear, make hard processing materials and new materials cutting performance has been a major breakthrough. In this paper, through the analysis of coating tools, with its historical development in metal cutting processing, and general tool of price comparison on coated cutting tool application and present problems, forecast the development foreground henceforthKey Words：Coated cutting tool Cuttingp rocessing Application引言对于机械行业来说，世界上目前发展的重要项目有:高速精密切削加工，少、无冷却润滑液的切削或干切削，高硬状态下切削加工。
刀具涂层技术的现状与发展PVDCVD
刀具涂层技术的现状与发展PVDCVD刀具涂层技术的现状与发展摘要：刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，刀具涂层技术成为高效率、高精度、高可靠性要求的关键机械加工技术之一。
本文着重介绍了刀具涂层技术的涂层材料的制备方法及种类，并对刀具涂层技术的应用前景及发展趋势进行了展望。
从工艺、装备、技术开发、推广应用、售后服务等方面分析我国刀具涂层技术与工业发达国家的差距；文中建议我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现状，建立统一的研究、开发、服务体系，系统地引进国际先进技术，通过消化吸收逐步达到自我开发的能力，最终实现参与国际市场竞争的目的。
关键词：刀具;涂层技术;PVD;CVD1 引言刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。
为了满足机械加工的高效率、高精度、高可靠性的要求，各个国家都十分注重刀具涂层技术的发展。
当前，我国刀具涂层技术正处于一个发展的十分关键的时期，特别是PVD涂层技术，使用原有的涂层技术生产的刀具已不能满足切削加工要求；发展PVD技术，能提高我国切削刀具的水平，获得巨大的经济效益，提高我国的综合国力。
2 国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前分为两大类，即化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术。
2.1 物理气相沉积（PVD）技术的发展习惯上，把固体(液态)镀料通过高温蒸发、溅射、电子束、等离子体、激光束、电弧等能量形式产生气相原子、分子、离子(气态，等离子态)进行输运，在固态表面上沉积凝聚，生成固相薄膜的过程称为物理气相沉积(PVD)。
物理气相沉积（PVD）技术产生于上世纪七十年代末，因为它的工艺温度控制在500℃以下，，可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。
刀具涂层技术的现状和其发展趋势
刀具涂层技术的现状和其发展趋势
1引言众所周知，刀具表面涂层技术是应市场需求而发展起来的一项优质表面改性技术，由于该项技术可使切削刀具获得优良的综合机械性能，不仅可有效地提高刀具使用寿命，而且还能大幅度地提高机械加工效率，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各国都十分注重涂层技术的发展。目前我国刀具涂层技术的发展正处在一个十分关键的时刻，尤其是PVD涂层技术，一方面原有的技术已不能满足切削加工日益变化的要求；另一方面国内各大工具厂涂层设备已到了必须更新换代的时期，因此有计划、按步骤的发展PVD技术，不仅能促进我国切削刀具产品技术水平的提高，而且还可获得巨大的经济效益和社会效益。2国际刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前仍可划分为两大类，即CVD(化学气相沉积)和PVD技术(物理气相沉积)。2.1国际CVD技术的发展CVD技术自上世纪六十年代出现以来，在硬质合金可转位刀具上得到了极为广泛的应用。在CVD工艺中，气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、T层，其涂层与基体结合强度高，薄膜厚度可达7～9μm，相对而言，CVD涂层具有更好的耐磨性。八十年代中后期，美国85%的硬质合金工
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及发展方向
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及进展方向在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决议性的影响。
刀具性能的两个关键指标硬度和强度（韧性）之间好像总是存在着冲突，硬度高的材料往往强度和韧性低，而要提高韧性往往是以硬度的下降为代价的。
在较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiC、TiN、Al2O3,等）构成的涂层刀具，较好的解决了刀具存在的强度和韧性之间的冲突，是切削刀具进展的一次革命。
涂层刀具是近20年来进展最快的新型刀具。
目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
1涂层刀具、涂层材料及涂层方法涂层刀具的特点涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，提高了刀具的耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使用涂层刀具可以获得明显的经济效益。
一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用，因而可以大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。
但是刀具在现有的涂层工艺进行涂层后，因基体材料和涂层材料性质差别较大，涂层残留内应力大，涂层和基体之间的界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程中还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备多而杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升等缺点。
常用的涂层材料及性质常用的涂层材料常用的涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。
依据化学键的特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型和离子键型。
涂层材料的性质金属键型涂层材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好的综合性能，是最一般的涂层材料。
共价键型涂层材料（如B4C、SiC、BN、金刚石等）硬度高、热胀系数低、与基体界面结合强度差、稳定性和多层匹配性差。
硬质合金涂层刀具的发展
硬质合金涂层刀具的进展硬质合金刀具的硬涂层可提高刀具寿命和生产率。
化学气相沉积（CVD）技术已从早期的单涂层进展到现在的由Tic、TiN、TiCN和Al2O3复合多涂层，而且通过选择涂层的次序及涂层的总厚度来充足特种金属切削的要求，尤其是Al2O3涂层可供给包括高的抗扩散性磨损、优良的抗氧化性和高的热硬度等极好的高温性能，所以在铸铁及钢等材料高速加工获得广泛应用。
近年来，刀具制造商已引进中温（MT）CVDTiCN涂层，当使用乙晴作为有机的C/N源，TiCN的沉积大约发生在850℃，而高温CVDTiCN涂层要加热高于1000℃。
MT－TiCN涂层用于车削和铣削时具有很好的耐磨性能，它具有稳定的C/N比，并可削减涂层与硬质合金基体之间界面形成eta相的倾向。
十多年前，物理气相沉积（PVD）已应用于圆柱形硬质合金刀具，包括间断切削和/或一些需要锋利刀刃的金属切削刀片。
最初PVD涂层只限于TiN,而现在工业上已有适用的PVDTiCN和TiAlN涂层，采纳多种不同的PVD技术，如电子束蒸发、溅射、电弧蒸发等。
CVD金刚石涂层采纳了很多金刚石合成技术，最一般的是热丝法、微波等离子法和d、c等离子喷射法。
通过改进涂层方法和涂层的粘结，已生产出金刚石涂层硬质合金刀具，并在加工非铁及非金属材料方面起侧紧要的作用。
近来金刚石涂层刀具已在工业上得到应用。
硬质合金刀具的硬涂层硬涂层的性能切削刀具基体硬涂层的成功是由于涂层的物理和力学性能的复合作用。
从使用的角度来年，涂层应具有稳定的化学稳定性能、热硬度和与基体较强的粘结性能。
优化的涂层厚度、细的显微结构及残余压应力可以进一步提高涂层性能。
化学稳定性涂层材料化学惰性的标准是它的形成标准，自由能的负数很高或在切削温度下它在工件材料的溶解度很低。
至今，CVDAl2O3硬涂层在材材加工中完全可充足这些要求。
无定形PVDAl2O3涂层是软的而且不稳定，因此不如结晶的CVDAl2O3；PVDTiAlN涂层与TiN或TiCN相比，具有较高的稳定性，因此有可能在高速切削加工中获得应用。
中国硬质合金工业现状及发展趋势
中国硬质合金工业现状及发展趋势中国硬质合金工业现状及发展趋势1. 简介硬质合金，又称硬质合金工具，是一种由钨钴粉末和金属粉末通过高温烧结而成的坚硬材料。
它具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于切削、挖掘、矿山开采等领域。
中国是全球最大的硬质合金生产和出口国之一，其硬质合金工业正处于快速发展阶段。
2. 现状分析2.1 生产规模扩大中国硬质合金工业在过去几十年里取得了显著的发展。
根据数据统计，中国目前是全球最大的硬质合金生产国，占据了全球硬质合金市场的重要份额。
中国硬质合金企业数量庞大，产能逐年增长。
2.2 技术水平提升中国的硬质合金工业在技术研发和创新方面取得了进展。
许多企业投入大量资源用于新型硬质合金材料的研发和生产。
一些研究机构和大学也积极参与硬质合金技术的研究，加强了产学研合作。
2.3 市场需求增长随着制造业的快速发展和现代化建设的推进，硬质合金在切削、挖掘和矿山开采等领域的需求不断增长。
特别是汽车、航空航天、能源等高端领域对硬质合金的需求逐渐增大。
3. 主题探讨3.1 技术创新与应用拓展随着科技的进步和市场需求的变化，硬质合金工业需要不断进行技术创新和应用拓展。
在材料研究方面，可以深入研究新型合金材料的配比、微结构和性能，以提高硬质合金的硬度、韧性和耐磨损性。
在应用方面，可以探索硬质合金在新兴领域的应用，如电子、医疗器械等，以拓展市场。
3.2 智能制造和自动化随着智能制造和自动化技术的发展，硬质合金工业也面临着转型和升级的机遇和挑战。
通过引进智能化设备和自动化生产线，可以提高生产效率和产品质量，降低人工成本。
还可以实现生产过程的数字化管理和智能化控制，提升企业的竞争力。
3.3 环境保护与可持续发展当前，环境保护和可持续发展已成为全球关注的焦点。
硬质合金工业需要加强对环境污染的治理和减排工作，推动清洁生产和循环经济的发展。
还可以加强废旧硬质合金的回收利用，减少资源浪费。
4. 总结与回顾中国硬质合金工业正处于快速发展的阶段，具有广阔的市场前景和巨大的发展潜力。
我国刀具涂层技术现状及展望
相 比， 目前存 在 背 底 真 空度 低 、 艺过 程 稳 定 性差 等 问 Ｔ
题， 与 Ｃ 而 ＶＤ技 术 相 比 ， 存 在 薄 膜 成 分 变 化 少 、 基 则 与 体材 料结 合强 度低 的 现象 。因此 ， 浚技术 在 化 生产 Ｅ业
涂层技 术可 大幅度 地提 高 切削 刀具 的综 合性 能 ． 其是 尤
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影响下 ， ２０ 自 ００年起 ， 内刀具 涂层 技 术掀 起 了第 二次 国 发展热 潮 ， 发展 的重 点为 各类 Ｐ Ｄ技 术 。大专 院校 以设 Ｖ 计、 表征 超 硬薄 膜 为 主要 研 究方 向 ， 而社 会 兴 办 刀具 涂
研究 工作 ， 并在 理论 上 获 得 了极具 价 值 的实 验数 据 。从
目前 涂 层技 术 整 体发 展来 看 ，Ｃ Ｐ ＶＤ技术 尚未 发 挥 出其 应 有 的作用 。 ３ Ｐ 技 术 的发展 、Ⅷ
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中国硬质合金工业现状及发展趋势
中国硬质合金工业现状及发展趋势1. 简介硬质合金，也称为硬质合金钎焊材料，是一种由钨钢或钨合金粉末与粘合剂混合而成的复合材料。
硬质合金具有高硬度、耐磨性好以及高温强度等特点，广泛应用于制造业领域，特别是切削工具和矿山钻头等领域。
本文将探讨中国硬质合金工业的现状及发展趋势。
2. 现状分析2.1 行业规模中国硬质合金工业自上世纪80年代起快速发展。
目前，中国已成为全球最大的硬质合金生产和消费国。
根据统计数据显示，中国硬质合金行业的总产量在过去十年中逐年增长，2019年达到了XX万吨。
2.2 产品应用硬质合金广泛应用于制造业各个领域。
主要的应用领域包括切削工具、矿山钻头、机械零部件等。
中国的硬质合金产品，在汽车、航空航天、能源等领域有着广泛的应用。
在切削工具领域，硬质合金刀具具备高硬度、良好的切削性能和较长的使用寿命，受到广大用户的欢迎。
2.3 供应链中国硬质合金工业的供应链相对完善。
从原材料供应、加工生产到产品销售，形成了一个较为完整的产业链。
中国硬质合金工业主要材料如钨、钼等的供应相对稳定，且国内企业已经具备了相当的生产能力。
3. 发展趋势3.1 技术创新中国硬质合金工业在技术创新方面有着巨大的潜力。
随着人工智能、大数据等新兴技术的发展，硬质合金制造技术将不断进步。
未来，硬质合金工业将向高精密、高效能的发展方向努力，提高产品的质量和性能。
3.2 绿色生产环境问题日益受到关注，绿色生产已经成为中国硬质合金工业发展的趋势之一。
通过减少污染物的排放和提高资源利用率，硬质合金工业可以实现可持续发展。
3.3 市场扩大随着中国制造业的发展，硬质合金产品的需求量将进一步增加。
尤其在汽车、航空航天等领域，对硬质合金刀具和零部件的需求将更加旺盛。
中国硬质合金工业有着巨大的市场空间和发展潜力。
3.4 国际合作中国硬质合金工业正逐渐了解国际市场的需求，并加大与国际企业的合作力度。
通过与国外企业进行技术交流和合作，中国硬质合金工业可以进一步提高自身的技术水平和竞争力。
2023年硬质合金刀具行业市场分析现状
2023年硬质合金刀具行业市场分析现状硬质合金刀具是一种应用广泛的工具，它具有硬度高、耐磨性能好的特点，因此在机械加工、切割、雕刻等领域有着广泛的应用。
以下是对硬质合金刀具行业市场分析的现状。
1. 市场规模和增长趋势硬质合金刀具行业是一个不断增长的行业。
根据市场研究公司发布的数据显示，硬质合金刀具市场规模正在不断扩大，年复合增长率约为5%-7%。
这主要受到工业生产水平提高和制造业升级的影响。
随着技术的不断进步和新材料的应用，硬质合金刀具在市场上的需求将会不断增长。
2. 市场竞争格局目前，硬质合金刀具市场竞争格局相对较为激烈。
国内外众多企业在该领域有所布局，市场份额分散。
除了传统的硬质合金刀具企业外，还有一些新兴企业进入市场，加剧了竞争。
在这种竞争环境下，企业需要不断提升产品质量、技术含量和服务水平，才能提高市场份额。
3. 市场需求结构硬质合金刀具的市场需求以机械加工行业为主导，其他领域如航空航天、汽车制造、电子电工等也有一定需求。
目前，随着工业制造业的转型升级，对硬质合金刀具的需求将会进一步增加。
同时，高端、精细化的需求也在逐渐增加，对刀具性能和品质提出了更高要求。
4. 技术发展和创新硬质合金刀具领域的技术发展频繁，创新不断涌现。
在新材料、涂层技术、加工精度等方面，国内外企业都在不断研发新的技术和产品。
这些新技术和产品的不断出现，推动了硬质合金刀具市场的发展。
企业需要加大研发投入，不断提高产品的技术含量和竞争力。
5. 国内外市场的对比目前，国外硬质合金刀具市场在技术研发、品质管理等方面相对领先。
国内企业在这方面存在一定的差距。
但是，随着国内硬质合金刀具企业的不断发展，国内市场的竞争力也在不断提升。
国内企业通过提高技术水平、优化产品结构、降低成本等方式，逐渐赢得国内市场份额。
总之，硬质合金刀具行业市场规模不断扩大，竞争格局激烈。
市场需求以机械加工行业为主导，技术发展和创新推动了市场的不断发展。
国内企业在国外市场上存在一定的差距，但通过不断提高技术水平和产品质量，国内市场竞争力不断提升。
刀具涂层技术现状及其展望
对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革，它是在刀具韧性较高的基体上涂覆一层、二层乃至多层耐磨的难熔化合物，从而使刀具的性能得到极大改善。
经涂层的刀具可以提高加工效率、加工精度、延长寿命、降低成Array本，因而，受到世界各国普遍关注。
现状自20世纪60年代末第一代CVD气相沉积TiC硬质合金刀片问世以来，涂层技术对硬质合金刀具的发展起了巨大的促进作用。
20世纪80年代初PVD气相沉积TiN在高速钢刀具上成功应用，被誉为高速钢刀具性能的一场革命。
从此，涂层技术取得了飞速的发展，涂层工艺越来越成熟，涂层刀具应用范围越来越广泛。
西方工业发达国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%，新型的数控机床所用的刀具中80%左右是涂层刀具。
瑞典山特维克可乐满和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达85%以上，美国数控机床上使用的硬质合金涂层刀片的比例为80%，瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70%以上。
日本、俄罗斯涂层技术开发和应用也走在世界前列。
我国涂层刀具起步晚，但进步快，涂层网点遍布全国，不少城市都有自己的涂层中心，承接对外加工业务，厂矿也不甘示弱，国内几家大的工具厂拥有涂膜机都在10台以上，但多数应用在麻花钻等低端产品上。
德国等工业发达国家的涂层公司纷纷在我国安营扎寨，大搞涂层刀具对外加工。
由于资源匮乏和机械加工的高效化，以及数控技术进步及难加工材料增多，涂层刀具正以惊人的发展速度被动式向前挺进。
涂层技术的新发展纵观CVD、PVD技术的发展过程，可以发现几个共同的规律。
当第一代涂层产品进入市场后，首先要解决的是涂层设备的国产化问题，以满足市场需要；其次是开发新一代的涂层成分，以提高刀具的加工效率；第三是研制多层涂层及控制技术，使被涂刀具表层具有多种材料的综合力学性能，对切削、拉铣等不同加工对象实施个性化服务。
涂层技术的新发展主要有以下三个方面表现：膜系材料多元化目前应用最多的涂层物质是TiC、TiN、TiCN和Al2O3。
刀具涂层技术的研究现状和发展趋势
刀具涂层技术的研究现状和发展趋势一、本文概述刀具涂层技术作为提升刀具性能、延长刀具使用寿命的重要手段，在现代制造业中发挥着至关重要的作用。
随着科学技术的不断进步，刀具涂层技术的研究和应用也在不断深化。
本文旨在全面概述刀具涂层技术的研究现状，分析其发展趋势，为相关领域的科研工作者和从业人员提供参考和借鉴。
本文将首先介绍刀具涂层技术的基本概念、分类及其应用领域，阐述涂层技术在提高刀具硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能方面的优势。
随后，本文将重点分析当前刀具涂层技术的研究现状，包括涂层材料的选择、制备工艺的优化、涂层与基材的结合机制等方面。
还将探讨涂层技术在不同制造领域中的应用案例，以及在实际应用中遇到的问题和挑战。
本文将展望刀具涂层技术的发展趋势，包括新型涂层材料的研发、涂层制备技术的创新、涂层性能的优化等方面。
通过对刀具涂层技术未来发展方向的探讨，旨在为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的启示和思考。
二、刀具涂层技术的基础知识刀具涂层技术是一种通过物理或化学方法在刀具表面形成一层或多层薄膜的技术，旨在提高刀具的性能和寿命。
这些涂层能够显著增强刀具的硬度、耐磨性、抗热性以及化学稳定性，从而提升刀具在切削过程中的切削效率、加工精度和使用寿命。
涂层材料的选择是刀具涂层技术的关键。
目前，常用的涂层材料主要包括金属氧化物（如氧化铝、氧化钛）、金属氮化物（如氮化钛、氮化铬）、金属碳化物（如碳化钛、碳化钨）以及金刚石和类金刚石等。
这些材料具有优异的物理和化学性能，能够在刀具表面形成坚固的保护层。
涂层技术主要分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类。
物理气相沉积技术通过物理过程将涂层材料蒸发并沉积在刀具表面，主要包括真空蒸发、溅射、离子镀等方法。
而化学气相沉积技术则通过化学反应在刀具表面生成涂层，包括热化学气相沉积和等离子化学气相沉积等。
涂层结构的设计也是刀具涂层技术中的重要环节。
涂层结构通常由底层、中间层和顶层组成，旨在实现涂层与基体之间的良好结合、提高涂层的耐磨性和抗热性，以及优化涂层表面的性能。
刀具涂层技术的现状与展望
2000 年第 34 卷 3
3
刀具涂层技术的现状与展望
成都工具研究所( 610056) 陈维喜
摘 要: 综述了国内外切削刀具涂层技术的现 状, 展望了 涂层技术 的发展 前景, 分析 了 CVD 和 PVD 工艺各 自 具备的优点和不足。指出, 开发新的涂层材料和 CVD、PVD 两种工艺相互补充, 可获得较理想的涂层效果。
材料 T iC
熔点 密度 ( ) ( g/ cm3) 3067 4 93
硬度 弹性模量 线胀系数 抗高温
( Hv) ( kN/ mm2) ( 10- 6/ K) 氧化性能
2800 470
80
一般
TiN 2950 5 40 2100 590
94
一般
TiB2 3225 4 50 3000 560
78
一般
收稿日期: 1999 年 7 月
要用于套装麻花钻及齿轮刀具的涂层处理, 估计涂 层套装麻花钻已占全磨制麻花钻总量的 50% 左右。 以江苏丹阳飞达、天工两个大型工具集团为例, 每年 麻花钻涂层费用均超过 500 万元人民币, 约有 20 台 PVD 设备供麻花钻涂层使用。国内主要齿轮刀具厂 均拥有 PVD 设备, 为本厂产品涂层 服务, 加上齿轮 制造厂自身在邻近涂层厂涂层的刀具, 齿轮刀具中 涂层刀具的比例已大于 60% 。近年来, 齿轮刀具刃 磨后进行重涂以提高切削效率的概念已逐渐被齿轮 加工业认可, 因此, 今后齿轮刀具的涂层量必将进一 步增加。
硬质合金刀具在金属切削中的应用展望与技术挑战
硬质合金刀具在金属切削中的应用展望与技术挑战引言：随着制造业的快速发展，金属切削技术在工业生产中扮演着至关重要的角色。
而在金属切削过程中，硬质合金刀具作为一种重要的切削工具，其应用范围广泛，对于提高加工效率和质量至关重要。
然而，随着工业对于精度和效率的不断要求提升，硬质合金刀具在金属切削中仍然面临着一些技术挑战。
一、硬质合金刀具在金属切削中的应用展望：1. 提高加工效率：硬质合金刀具具有较高的硬度和耐磨性，使其在金属切削中具备良好的切削性能。
随着制造领域对产品的加工效率要求的提升，硬质合金刀具将能够更加广泛地应用于高速切削、高效切削等领域，提高加工效率。
2. 提高切削质量：硬质合金刀具具备良好的刚性和稳定性，能够在切削过程中保持较低的振动和变形，从而提高加工表面的光洁度和精度。
未来，硬质合金刀具将继续在高精度加工领域发挥重要作用，提供更好的切削质量。
3. 拓展应用范围：随着新材料和新工艺的不断涌现，对于硬质合金刀具在金属切削中的应用提出了更高的要求。
未来，硬质合金刀具将面临更加多样化、复杂化的金属材料的切削需求，需要不断拓展其切削能力和适应性。
二、技术挑战：1. 高温切削：在高速、高温下进行金属切削是当前工业制造中的重要挑战之一。
高温会导致硬质合金刀具表面的涂层脱落、刀具变形等问题，进而降低切削质量和寿命。
因此，解决硬质合金刀具在高温切削中的稳定性和耐用性，是当前需要攻克的技术难题。
2. 高精度加工：随着制造业对于产品精度要求的提升，硬质合金刀具需要具备更高的精度和稳定性。
然而，硬质合金刀具的制造工艺和刀具磨损等问题仍然影响着其在高精度加工领域的应用。
如何提高硬质合金刀具的制造工艺、磨损预测和刀具修复技术，是需要解决的技术难题。
3. 新材料切削：随着新材料的不断发展，诸如高锰钢、钛合金等具有较高硬度和耐磨性的材料越来越广泛地应用于工业制造领域。
然而，这些新材料的切削性能较差，对硬质合金刀具的耐磨性和切削效率提出了更高要求。
涂层刀具的应用现状及发展趋势
涂层刀具的应用现状及发展趋势涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。
通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高金属切削效率。
本期话题,主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。
涂层刀具的应用现状及发展趋势涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。
通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高了金属切削效率。
今天,在切削刀具主流材料的硬质合金中,涂层硬质合金刀具占了80%,而其中CVD(化学涂层)又占了60%~65%,其余为PVD(物理涂层)。
在CVD涂层方面,包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能,如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。
现在典型的VCDTiN(外层) + Al2O3(中层)+TiCN(内层)多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。
MTCVD (中温化学涂层)因有较低的工艺温度和较快的沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化,同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹,因此,MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成,这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层,如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等,提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、前面磨损和抗粘附的能力。
在PVD涂层方面,也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。
为适应更高切削速度和干式切削的要求,涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。
TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量(Al含量大于50%),提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能,如ISCAR的Al-IC910(加工铸铁和钢)、Al-IC900、Al-IC930(加工钢、不锈钢、硬钢、铸铁、高温合金等)。
2024年硬质合金铣刀市场发展现状
2024年硬质合金铣刀市场发展现状引言硬质合金铣刀是一种用于加工金属工件的刀具，其广泛应用于机械加工领域。
随着制造技术的不断发展和需求的增加，硬质合金铣刀市场也在持续扩大。
本文将探讨硬质合金铣刀市场的发展现状，并分析其未来趋势。
市场规模硬质合金铣刀市场在过去几年中呈现稳步增长的态势。
这主要得益于工业领域对高效率和高精度机械加工过程的需求不断增加。
各行业对硬质合金铣刀的需求推动了市场的发展。
根据市场调研数据，硬质合金铣刀市场在2020年的规模已经超过XX 亿美元。
市场驱动因素1. 制造业的发展制造业的快速发展是硬质合金铣刀市场增长的主要驱动因素之一。
随着全球制造业技术的进步和升级，对高效率和高精度机械加工设备的需求不断提高。
硬质合金铣刀作为一种关键切削工具，被广泛应用于制造业领域。
2. 自动化和智能化需求自动化和智能化生产方式的迅速普及和应用，对硬质合金铣刀市场的增长也起到了推动作用。
随着工业机器人和自动化设备的广泛应用，对高效率、高精度切削工具的需求进一步增加。
硬质合金铣刀因其良好的耐磨性和稳定性，在自动化生产线中得到广泛应用。
3. 市场竞争硬质合金铣刀市场竞争激烈，各家企业为了在市场中取得竞争优势，不断进行产品创新和技术研发。
这促进了市场的进一步发展。
同时，一些企业还通过合作和并购扩大市场份额，增强竞争力。
市场分析1. 地区分布硬质合金铣刀市场在全球范围内呈现出不平衡的地区分布。
亚太地区是全球硬质合金铣刀市场最大的消费地区，占据市场份额的XX%。
其次是欧洲和北美地区，分别占据了XX%和XX%的市场份额。
其他地区的市场规模相对较小。
2. 产品类型硬质合金铣刀市场的产品类型较多，包括直柄铣刀、带柄铣刀、球头铣刀等。
直柄铣刀是市场上最常见的类型，占据了大部分市场份额。
带柄铣刀和球头铣刀在一些特殊应用领域有较高的需求。
3. 客户群体硬质合金铣刀市场的主要客户群体是机械加工行业。
机械制造、汽车制造、航空航天以及电子电气等行业对硬质合金铣刀的需求较大。
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硬质合金刀具涂层技术现状及展望陈颢1,2羊建高1,2王宝健1刘海浪1(1.江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州341000；2.章源钨业股份有限公司，江西赣州341000)摘要随着切削技术的发展，硬质合金刀具涂层技术不断进步，正朝着涂层成分多元化、涂层结构多层化、工艺组合多样化和基体结构梯度化方向发展。
本文对硬质合金刀具涂层方法和现状等进行了综述，展望了硬质合金涂层技术的前景和发展方向。
关键词硬质合金；刀具；涂层；进展作者简介：陈颢（1978.3-），男，博士，教育部钨资源高效开发与应用工程技术研究中心博士后工作站博士后，副教授，主要研究方向为材料表面工程。
E-mail:chenhao_168168@ 。
随着现代机械加工工业朝着高精度、高速切削、干式切削技术以及降低成本等方向的发展，人们对硬质合金刀具提出了越来越高的要求[1]。
在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决定的影响。
刀具性能的两个关键指标———硬度和强度，它们之间总存在着矛盾，硬度高的材料强度低，而提高强度往往是以硬度的降低为代价。
为了解决硬质合金材料中存在的这种矛盾，更好地提高刀具的切削性能，比较有效的一种方法是采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或者多层高硬度、高耐磨损性能的材料[2-3]。
在刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜组成的涂层刀具，能较好的解决刀具存在的强度和硬度间的矛盾。
它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具的性能大大提高。
刀具表面上的涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了硬质合金刀具的月牙洼磨损，可以显著地提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。
本文介绍了硬质合金刀具涂层制备方法、常见涂层种类以及发展趋势。
1硬质合金刀具涂层技术现状为改善硬质合金的切削加工性能，发达国家70%以上的硬质合金刀具都经过表面涂覆处理，如国外硬质合金可转位刀片的涂层比例在75%以上[4]。
1.1硬质合金刀具涂层制备工艺涂层的性能是由其微观结构和化学组分决定的，除了与涂层材料本身性质有关外，还与涂层的制备技术与工艺条件有关。
不同的制备方法，涂层的机械性能、组织结构都会有所不同。
在硬质合金刀具上制备涂层时考虑的主要问题有：①涂层方法的选择；②涂层与基体材料的匹配；③涂层厚度的选择；④涂层与基体的相互作用和扩散等；⑤涂层条件、工艺参数、涂层前基体预处理等。
目前常用的硬质合金刀具涂层制备的方法主要有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、等离子体化学气相沉积（PCVD ）、溶胶-凝胶法等。
化学气相沉积（CVD ）属于原子沉积类，其基本原理是沉积物以原子、离子、分子等原子尺度的形态在材料表面沉积，形成外加覆盖层，其工艺原理如图1所示。
在硬质合金刀具上采用CVD 制备涂层存在的主要问题是基体产生脱碳，从而产生一种或几种复式碳化物，即所谓的η相，且通常生成在涂层和基体的界面特别是刃口上。
这种η相很脆，降低硬质合金的抗弯强度，同时增大刃口的脆性，从而导致刀刃在使用过程中过早损坏。
脱碳一般可通过选择适当的基体材料以及在化学气相沉积之前对基体进2009年3月Mar.2009第26卷第1期Vol.26No.1硬质合金CEMENTED CARBIDE!!!!"!"!!!!"!"综合评述第26卷行渗碳等方法加以解决。
但是，对钴含量较高的硬质合金韧性牌号而言；碳向钴中的扩散率要比碳向WC或TiC中的扩散率高，因而对脱碳极为敏感。
而采用中温化学气相沉积(MT-CVD)工艺，可解决高温化学气相沉积的η相问题。
如美国肯纳金属公司推出的KC9325和KC9315涂层硬质合金牌号就是采用MT-CVD工艺进行的具有一定C/N比的整体TiCN涂层，它们均具有抗后面磨损和抗月牙洼磨损的优良性能。
物理气相沉积(PVD)是利用蒸发或溅射等物理方式把材料从靶源移走，然后通过真空或半真空空间使这些携带能量的蒸汽离子沉积到基片或零件表面以形成膜层，其工艺原理如图2所示。
目前，采用PVD方法可以在硬质合金刀具上制备TiN、TiAlN以及各种难熔金属的碳化物和氮化物。
工业发达国家自90年代初就开始致力于硬质合金刀具PVD涂层技术的研究，已普遍应用于硬质合金铣刀、钻头、阶梯钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异型刀具、焊接刀具等的涂层处理。
我国在上世纪80年代中期研制成功中小型空心阴极离子镀膜机，并开发了高速钢刀具TiN涂层工艺技术。
90年代末国内成功开发出硬质合金TiN-TiCN-TiN多元复合涂层工艺技术并达到实用水平。
但与国际发展水平相比，我国硬质合金刀具PVD涂层技术仍落后十年左右[5]。
CVD沉积温度高(约1000℃)，PVD绕镀性差，在一定程度上限定了材料的适用范围，而等离子体化学气相沉积(PCVD)的出现，恰好克服了CVD和PVD的不足。
PCVD是指通过电极放电产生高能电子使气体电离成为等离子体，或者将高频微波导入含碳化物气体产生高频高能等离子，由其中的活性碳原子或含碳基团在硬质合金的表面沉积涂层的一种方法。
PCVD法由于它利用等离子体促进化学反应，可以把涂层温度降至600℃以下，由于涂层温度低，在硬质合金基体与涂层材料之间不会发生扩散、相变或交换反应，因而基体可以保持原有的强韧性。
按等离子体能量源方式划分，有直流辉光放电、射频放电和微波等离子体放电等。
随着频率的增加，等离子体强化CVD过程的作用越明显，形成化合物的温度越低。
目前，PCVD法的涂覆温度已可降至160℃，这样低温的工艺不影响焊接部位的性能。
如日本三菱公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了，结果加工钢材时的钻头寿命可比高速钢钻头的寿命长10倍，效率提高5倍。
为了改进切削刀具的磨损性能，设计一种设备，同时兼顾离子注入、物理气相沉积和等离子体氮化等多种不同的以真空为基础的表面处理技术的优点，来进行切削刀具表面处理非常必要。
脉冲高能量密度等离子体（PHEDP）技术的出现则刚好能满足上述要求。
它集高电子温度、高能量密度、高定向速度于一身,在制备薄膜时具有沉积薄膜的温度低、沉积效率高、能量利用率高的优点,并兼具表面溅射、离子注入、冲击波和强淬火效应等综合效应；它可以制备纳米晶或非晶硬质薄膜，提高基底材料的表面硬度和耐磨、耐蚀性能；能够实现非金属材料表面金属化，所制备薄膜与基底之间存在很宽的混合过渡区，因此膜/基结合良好。
如彭志坚等人[6]采用PHEDP技术对刀具进行改性研究。
确定了室温下在WC和Si3N4刀具上沉积TiN、TiCN和(Ti,Al)N薄膜最佳工艺。
WC涂层刀具能在工业条件下对淬硬钢进行干切削，切削速度可提高2～10倍，且磨损较小。
溶胶-凝胶法是使用无机盐或金属醇盐作为前驱物，主要的反应步骤是：前驱物溶于溶液中，形成均匀溶液，溶质与溶剂发生水解反应或醇解反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶，溶胶粉体经烧结后可得到所需的产物。
其主要反应有水解反应、聚合反应。
制品的均匀度高，尤其是多组分制品，其均匀度可达到分子或原子的尺度；制品的纯度高，烧结方法比传统方法约低400～600℃，反应易于陈颢羊建高王宝健刘海浪：硬质合金刀具涂层技术现状及展望55··硬质合金第26卷控制。
如陈元春、艾兴等人[7]以异丙醇铝为前驱物，将溶胶-凝胶工艺应用于硬质合金刀片涂层，研制成功一种新型的α-Al 2O 3陶瓷涂层刀片。
涂层完整，无宏观缺陷，结晶和相转变完全，结晶无明显的择优取向，没有一般方法存在的形成柱状晶体组织的问题，涂层和截面无明显物理缺陷，涂层刀具磨损寿命比未涂层刀具提高一倍左右。
1.2常见硬质合金涂层种类图3为硬质涂层发展过程示意图。
目前，工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN ，工业发达国家TiN 涂层高速钢刀具的使用率已占高速钢刀具的50%~70%，不重磨复杂刀具的使用率已超过90%。
但TiN 与基体结合强度不及TiC 涂层，涂层易剥落，且硬度也不如TiC 高，在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。
TiC 涂层有较高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，但其性脆，不耐冲击。
TiCN 兼有TiC 和TiN 两种材料的优点，它在涂覆过程中可通过连续改变C 、N 的成份控制TiCN 性质，并形成不同成份的多层结构，可降低涂层的内应力，提高韧性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃。
TiCN 基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2～3倍[8]。
TiAlN 是近几年来开发的硬质涂层新材料，已经实现商品化，它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿命可比TiN 涂层高3～4倍。
此外，TiAlN 涂层中如果有合适的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速切削。
如德国CemeCon 公司开发了Supernitride 涂层系列，其中超级氮铝钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层(氧化温度达1000℃)，它比一般的TiAlN 涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工HRC 硬度高达58以上的淬火钢[9]。
其次是用Al 2O 3等做成的陶瓷涂层。
Al 2O 3具有优良的隔热效果，具有低摩擦特性，可减少涂层组织的损耗，达到综合利用各种涂层成分的优点，使刀具获得更好的综合性能。
另外，硬质合金刀具金刚石涂层是利用低压化学气相沉积技术在硬质合金基体上生长出一层由多晶组成的膜状金刚石，因基体易于制成复杂形状，故适用于几何形状复杂的刀具。
瑞典和美国都相继推出了金刚石涂层的丝锥、钻头、立铣刀和带断屑槽的可转位刀片(如Sandvik 公司的CD1810和Kennametal 公司的KCD25)等产品，刀具寿命比未涂层的提高近十倍、甚至几十倍。
但是，金刚石涂层在切削钢铁材料时在600～700℃左右就会石墨化，因此只能用于有色金属和非金属材料的高速精密加工。
另外，类金刚石是非晶体，但它有很多金刚石相似的性能，如高的抗压强度与硬度、低的摩擦系数和好的耐蚀性等，类金刚石刀具的问世，为涂层刀具的应用展现出一个新的前景。
2硬质合金刀具涂层技术发展趋势2.1涂层成分多元化单涂层刀具由于基材与涂层两者的硬度、弹性模量及热膨胀系数相差较远，晶格类型也不尽相同，导致残余应力增加，结合力较弱。
在单涂层中加入新的元素(如加入Al 、Cr 和Y 提高抗氧化性，加入Zr 、V 、B 和Hf 提高抗磨损性，加入Si 提高硬度和抗化学扩散)制备出多元的刀具涂层材料，大大提高了刀具的综合性能。
如成都工具研究所研究开发的Ti-C-N-O-Al 和Ti-C-N-B 两个系列共三种高性能多元复合涂，具有较好的复合机械性能和优良的切削性能，用于汽车刀具及Hertel 系列螺纹梳刀片上[11]。