涂层刀具及其用法

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涂层刀具材料特点及刀具的应用

涂层刀具材料特点及刀具的应用对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。

涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了重大突破。

涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。

新型数控机床所用切削刀具中有80％左右使用涂层刀具。

涂层刀具将是今后数控加工领域中＊重要的刀具品种。

⑴ 涂层刀具的种类根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。

涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法，沉积温度在1000℃左右。

涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法，沉积温度在500℃左右；根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。

根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和‘软”涂层刀具。

“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性，其主要优点是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC 和TiN涂层。

⑵ 涂层刀具的特点① 力学和切削性能好：涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。

因此，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许有较高的进给量。

涂层刀具的寿命也得到提高。

② 通用性强：涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。

③ 涂层厚度：随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和，刀具寿命不再明显增加。

涂层太厚时，易引起剥离；涂层太薄时，则耐磨性能差。

④ 重磨性：涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、工艺要求高、涂层时间长。

⑤ 涂层材料：不同涂层材料的刀具，切削性能不一样。

如：低速切削时，TiC涂层占有优势；高速切削时，TiN 较合适。

⑶ 涂层刀具的应用涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力，将是今后数控加工领域中＊重要的刀具品种。

【刀具涂层技术的应用及选择】看过的都收藏了!

刀具涂层技术的应用及选择1、涂层刀具是什么？涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而获得的。

涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。

2、涂层刀具的优势涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。

3、刀具涂层的方法生产上常用的刀具涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。

前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。

因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。

硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层（η相），导致刀片脆性破裂。

近年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。

国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法（等离子体化学气相沉积法）。

即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下（涂覆温度已可降至180℃~200℃），使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。

据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼（CBN）超硬涂层特别有效。

4、刀具涂层的要求用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理（钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高），故刃口没有未涂层刀片锋利。

所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层刀具的应用与作用

刀具涂层的作用与应用
涂层刀具结合了基体与涂层材料两者的优点，显著提高刀具的切削加工性能。

在切削过程中刀具的涂层在很多程度上提高耐磨性、耐热性和抗高温氧化性，降低了切削力，提高了切削速度，进而提高了加工效率和质量，降低生产成本，提高产品竞争力。

1、提高刀具的力学和切削加工性。

涂层刀具既保持了基本良好的韧性和较高的强度，又具有硬质涂层的高硬度、抗氧化、高耐磨性和地摩擦系数等优异的复合力学性能，从而使刀具的切削性能大为提高。

2、提高刀具的通用性。

涂层刀具适用范围广，这样使原来硬质合金刀具牌号减少30%，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。

3、提高加工质量。

由于硬质合金涂层刀具的硬度高、摩擦系数小、与被加工零件材料之间的亲和力低，不易形成积屑瘤和粘着磨损，使切削力降低了20%左右，切削热也降低了近10%。

这些都对减少被加工零件的变形、提高零件尺寸精度和降低表面粗糙度十分有利。

4、解决难加工材料的加工难题。

在微电子工业、航空、航海工业和石油工业等工业中，大量使用如高硅铝合金、钛合金、镍基合金、不锈钢、高强度高温合金钢、纤维增强合成树脂等难加工材料。

目前，除了少部分采用PCD和PCBN超硬刀具、陶瓷刀具价格外，生产实际中普遍采用性能优异的高速钢涂层刀具。

5、实现绿色切削加工工艺的干切削。

随着制造业的发展，切削液使用量的增多带来了许多弊端，涂层刀具的应用推广，促进了有利于保护环境的干切削加工技术的发展。

干切削加工技术要求刀具材料必须具有很高的红硬性和抗热冲击性、良好的耐磨损性能和抗高温氧化粘结模式性能，这些要求正好是某些复合涂层材料能够胜任的。

刀具涂层技术的应用

刀具涂层技术的应用自20世纪60年代化学气相沉积（CVD）涂层硬质合金刀片问世发来，涂层技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。

而20世纪80年代初，TiN物理气相沉积（PVD）涂层高速钢刀具的出现，以使高速钢刀具的性能发生了革命性的变革。

由于涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命，使用刀具获得优良的综合机械性能，大幅度地提高机械加工效率，因此涂层技术已经在切削刀具提高性能的工艺中得到极为广泛的应用于。

刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）技术和物理气相沉积（PVD）技术两大类，本文拟从这两方面分别介绍国内外刀具涂层技术的应用情况。

1、刀具涂层技术的应用（1）CVD涂层技术的应用CVD是使挥发性化合气体发生分解或化学反应，并在被镀工件上形成沉积成膜的方法。

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、TiCN、TiBN、TiB2、AL2O3等单层及多元多层复合涂层。

CVD涂层镀层密实，涂层与基体结合强度高，附着力强，均匀性好，形状复杂的工件也可得到合金副的镀层，薄膜厚度可达5—12微米，因此CVD涂层具有更好的耐磨性。

但其工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度的下降，薄膜内部为拉应力状态，使用中易导致微裂纹的产生，因此只适合于硬质合金车削类刀具的表面涂层，其涂层刀具适合于中型、重型切削的高速加工及半精加工。

自1968年第一批CVD涂层硬质合金刀具问世至今，该涂层技术已发展了近35年。

在这35年间，CVD涂层技术从单一成份发展到多种成份、从单一膜层发展到多元多膜层，经过大量的试验，完成了批量大规模的工业化生产。

如今，CVD涂层硬质合金在涂层硬质合金刀具中占到了80%以上的份额，CVD涂层技术已广泛应用于各类硬质合金刀具。

其涂层工艺的主要发展阶段及应用领域见下表：1968——TiN、TiN——方法CVD——硬质合金刀具、模具涂层1973——TiCN、TiC+AL2O3——CVD ——硬质合金刀具、模具涂层1981——TiC+AL2O3+TiN、AL-O-N——CVD——硬质合金涂层1982——TiCN——MT-CVD——硬质合金刀具涂层1986——Diamond、CBN——CVD、PVD——硬质合金刀具涂层1990——TiN、TiCN、TiC——PCVD——模具、螺纹刀具、铣刀等1993——TiN+TiCN（CVD）+TiN（PVD）——CVD+PVD——硬质合金铣削类刀具涂层1993——厚膜纤维状TiCN——MT-CVD——硬质合金车削类刀具涂层（用于粗、半精加工）从上表可以发现，CVD涂层技术主要用于硬质合金类各种切削刀具。

涂层刀具及其合理使用

涂层刀具及其合理使用(二)纳米结构日本日立工具公司推出的GM20、GM25多层厚膜涂层刀片，它是在比普通CVD涂层稍低温度条件下(约800℃~900℃)进行的，以形成耐磨性很高的柱状结晶，为了提高刀片的抗粘附性，再在刀具表面上涂覆一层Al2O3膜。

据称，这种镀膜的厚度大，韧性高，与基体结合紧密，抗崩刃性好，尤其适于断续切削的工作，刀具寿命可比一般涂层刀片高1.5~2倍以上。

美国Kennametal Hertel公司在KC9315型刀片上涂有16µm厚的厚涂层，这种刀片特别适于加工高强度铸铁(如球墨铸铁和蠕墨铸铁)，切削速度可达400m/min，并可在干切削和断续切削条件下使用。

该刀片涂层总共有三层：氧化铝(Al2O3)、碳氮化钛(TiCN)和氮化钛(TiN)。

目前，金刚石薄膜涂层刀具的应用已进入实用阶段。

它是在硬质合金基体(常用K类合金)上采用CVD法沉积一层由多晶组成的膜状金刚石而成，常称CVD金刚石刀具(简称CD刀具)。

因基体易于制成复杂形状，故适用于几何形状复杂的刀具。

美国和日本都相继推出了金刚石涂层的丝锥、钻头、立铣刀和带断屑槽可转位刀片(如Sandvik公司的CD1810和美国Kennametal公司的KCD25)等产品，用于有色金属和非金属材料的高速精密加工，刀具寿命比未涂层的硬质合金刀具提高近十倍、甚至几十倍。

而另一种适于加工钢铁材料的CBN 涂层亦已开发成功，并正在走向工业试用阶段。

前几年，武汉大学研制出一种C3N4薄膜，膜的硬度接近超硬材料，用其涂覆在高速钢钻头上，可使钻头寿命大大提高。

此外，美国一家涂层公司使用热阴极蒸发技术把碳蒸发沉积到高速钢刀具表面上，获得结合得很好的类金刚石碳涂层(DLC)。

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、低的摩擦因数和好的耐蚀性等，类金刚石刀具的问世，为涂层刀具的应用展现了一个新的前景。

除上述各种硬质涂层材料外，还开发了MoS2基的软涂层材料及WC/C“中硬”型滑性涂层材料。

cBN涂层及其在刀具上的应用_1

cBN涂层及其在刀具上的应用随着现代切削技术的发展，金属切除率不断提高。

1900年，用碳素工具钢刀具车削标准钢棒(500mm×100mm)需用时约100分钟，20世纪50年代采用硬质合金刀具后，加工时间缩短为几分钟。

1969年开始采用涂层硬质合金刀具，最初用涂层刀片切削标准钢棒需用时1.5min，而采用GC1025和GC015涂层刀片使加工时间进一步缩短到1.25min和1min。

通过对加工过程进行分析可知，要提高切削速度、降低切削成本，在所有加工因素中最经济的办法就是应用新型刀具材料。

刀具表面涂层是提高刀具寿命、降低切削成本的有效手段。

刀具涂层不仅可以提高刀具的表面硬度，增强其耐磨性，而且可以减小刀具表面摩擦系数，增加润滑能力，提高切削速度，减少换刀次数，提高被加工零件的精度和表面质量，从而提高生产效率。

目前，在工业发达国家，涂层刀具已占所用全部刀具的80%以上，而我国这一比例尚不及20%，因此推广涂层刀具的应用、开发新的涂层刀具材料具有重大意义。

1. cBN的性能特点cBN（Cubic Boron Nitride,立方氮化硼）是继人工合成金刚石之后出现的另一种超硬无机材料，它除了具有许多与金刚石类似的优异物理、化学特性，如超高硬度(仅次于金刚石)、高耐磨性、低摩擦系数、低热膨胀系数等，同时还具有一些优于金刚石的特性（cBN与金刚石的性能对比见表1）。

与金刚石不适合加工钢铁材料不同，cBN对铁族金属具有极为稳定的化学性能，因此可广泛用于钢铁制品的精密加工、研磨等。

cBN除具有优良的耐磨损性能外，其耐热性也极为优良，在相当高的切削温度下也能切削耐热钢、淬火钢、钛合金等，并能切削高硬度的冷硬轧辊、渗碳淬火材料以及对刀具磨损非常严重的SiAl 合金等难加工材料。

表1 cBN与金刚石的性能对比性能――cBN――金刚石晶体结构――闪锌矿――金刚石晶格常数(A°)――3.615――3.567密度(g·cm-3)――3.48――3.515显微硬度(MPa)――46042～84337――88260弹性模量(GPa)――700――1000热膨胀系数(×10的-6次方/℃)――4.7――3.1化学稳定性――与Fe系金属不反应，大气中至1000℃不氧化――与Fe 系金属反应，大气中600℃以上氧化热稳定性――真空中，温度至1550℃才发生从cBN至hBN的相变――真空中，温度超过1300℃，金刚石开始向石墨转变cBN并不是天然存在的，需要靠人工合成，合成cBN的传统方法是高温高压法。

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。

刀具涂层技术在金属切削中的应用

刀具涂层技术在金属切削中的应用刀具涂层技术在金属切削中扮演着重要的角色。

它通过在刀具表面形成一层涂层，提高刀具的硬度、耐磨性和切削性能，从而延长刀具的使用寿命和提高切削效率。

本文将探讨刀具涂层技术的原理、种类及其在金属切削中的应用。

刀具涂层技术的原理主要包括两个方面：一是通过涂层改变刀具表面的化学成分和结构，使其具有更高的硬度和抗磨性；二是通过涂层改变刀具表面与金属工件的摩擦系数和热传导能力，减少切削时的摩擦热和切削力。

刀具涂层主要使用物质包括碳化物、氮化物、氧化物和金属等。

根据涂层材料的不同，刀具涂层可以分为硬质涂层和润滑涂层两大类。

硬质涂层主要包括碳化物涂层、氮化物涂层和金属涂层等，它们的主要功能是提高刀具硬度和耐磨性。

碳化物涂层如碳化钛涂层（TiC）和碳化钼涂层（MoC）具有很高的硬度，适用于高速切削；氮化物涂层如氮化钨涂层（WN）和氮化钛铝涂层（TiAlN）具有优异的耐磨性，适用于大批量生产；金属涂层如钛涂层（Ti）和铬涂层（Cr）则可以提供较好的切削性能。

润滑涂层主要包括润滑油膜涂层和固体润滑涂层，其目的是减少切削时的摩擦和热量，延长刀具寿命。

润滑油膜涂层如含铝的石墨性复合涂层（Al-graphite）和含硼的钢基涂层（B-coated steel）具有良好的润滑性能；固体润滑涂层如涂有自润滑材料的碳化硅涂层（SiC）在高温和高速切削时具有较好的效果。

在金属切削中，刀具涂层技术的应用可以带来多方面的好处。

首先，它可以显著提高刀具的硬度和耐磨性，使刀具更加耐用。

硬质涂层可以形成一个坚硬的表面层，提高刀具的抗磨性，减少刀具磨损的速度，从而延长刀具的使用寿命。

其次，刀具涂层可以减少切削时的摩擦和热量，降低切削力和切削温度，避免切削时的粘刀、焊接和割裂等问题。

这可以保证刀具和工件的表面质量，提高加工精度。

此外，刀具涂层还可以提高切屑形态和切屑的排出，减少切削时的切削阻力，提高切削效率。

刀具涂层技术的应用在众多金属切削领域中都有广泛的运用。

机械制造中的机械加工刀具涂层技术

机械制造中的机械加工刀具涂层技术机械加工刀具是机械制造过程中不可或缺的工具。

然而，刀具在使用过程中会面临磨损、腐蚀和高温等问题。

为了提高刀具的使用寿命和效率，机械制造中广泛应用了机械加工刀具涂层技术。

本文将介绍机械加工刀具涂层技术的原理和应用。

一、机械加工刀具涂层技术概述机械加工刀具涂层技术是将一层或多层涂层覆盖在刀具表面，以提高刀具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

涂层的主要成分可以是金属、陶瓷或者其他复合材料，常见的涂层方法包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。

二、机械加工刀具涂层技术的原理1. 增加刀具硬度：刀具涂层可以增加刀具的硬度，提高切削、钻削和铣削等加工效率。

通过选择合适的涂层材料和工艺参数，可以使刀具表面形成高硬度的涂层层，有效延长刀具使用寿命。

2. 提高刀具耐磨性：涂层可以形成高硬度、高耐磨性的表面层，抵抗磨损和划伤。

涂层还可以减少切削过程中与工件的摩擦，降低磨损程度，延长刀具寿命。

3. 提高刀具耐腐蚀性：机械加工刀具在加工过程中会受到腐蚀的侵蚀，导致刀具表面产生锈蚀等问题。

涂层可以起到防腐蚀的作用，保护刀具表面不受腐蚀侵害，延长刀具使用寿命。

三、机械加工刀具涂层技术的应用1. 刀具涂层在切削加工中的应用：在金属切削加工中，采用涂层刀具可以降低切削力、提高加工速度和表面质量，减少加工成本。

特别是在高速切削和干切削时，涂层刀具更加显示出其优越性。

2. 刀具涂层在钻削加工中的应用：涂层刀具在钻削过程中可以减少切削头部温度，降低切削力和摩擦，提高钻铤效率和孔位质量。

涂层刀具可以应用于各类钻孔复杂性要求高的工件。

3. 刀具涂层在铣削加工中的应用：涂层刀具在高速铣削中可以提供较高的表面加工速度和质量，减少切削时的焊着和磨损。

涂层刀具广泛应用于高硬度材料和导电材料的铣削加工。

总结：机械加工刀具涂层技术通过在刀具表面形成高硬度、高耐磨和耐腐蚀的涂层层，有效提高刀具的使用寿命和加工效率。

硬质涂层刀具简介

演讲稿1.涂层刀具的定义涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。

涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。

涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。

2.涂层刀具的分类及性能（1）TiC系涂层刀具TiC涂层刀具的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。

具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。

（2）TiN系涂层刀具与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。

而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼磨损性能好。

TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。

（3）Al2O3系涂层刀具Al2O3涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。

Al2O3涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。

Al2O3涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。

用Al2O3 涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。

（4）其它XN系涂层刀具（x=Cr，Zr，Hf等）CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。

涂层高速钢刀具特点和合理使用

全部表
刀具镀膜的主要方法子镀
值得指出的是弧光离
,
面甚至深孔内壁也都可镀上镀膜且这层膜
和基体的结合紧密牢固
。
由于可使 I T
_
N 形成温度降至 1 5 0 ℃
N
可
T 望在碳素工具钢卜镀I
膜层
。
1 .
舫年
, ,
。
,
要有适当
经过实际测算
使用涂层高
的旋转往复运动相遮挡
PV D
多件装入镀膜时要避免互
C v D
,
不仅对于昂贵的齿轮刀具在经济
。
以保证镀膜均匀法的生产周期比
D
。
上是合算的 ; 就是对于通常使用的麻花钻在法要短
为了更好地发挥 I T
刀具的作用
1
.
具研究所
T 究所的 I 三倍以上
,
、
上海机械工艺研究所等单位都有
。
成功的经验
N
、
据称
:
沈阳中国科学院金属研
T I
C
涂层高速钢
:
N
,
镀层高速钢刀具能延长刀具寿命
,
所以 C V D 法一般只用于
然而也有人提出
, ,
工作者对强化高速钢刀具表面的工艺方法进
,
硬质合金刀片的镀膜
、
近几年来

刀具涂层技术介绍

04
电子工业领域：提高电子元器件的耐磨性和耐腐蚀性
05
能源领域：提高太阳能电池板的耐磨性和耐腐蚀性
06
建筑领域：提高建筑材料的耐磨性和耐腐蚀性
谢谢
01
陶瓷涂层材料：具有高硬度、高耐磨性和耐高温性
02
复合涂层材料：结合多种材料的优点，提高涂层性能
03
环保型涂层材料：减少环境污染，提高涂层的环保性能
04
涂层技术的优化
01
涂层材料的改进：提高涂层的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等性能
03
涂层结构的优化：设计更合理的涂层结构，提高刀具的使用寿命和加工效率
提高刀具寿命：涂层技术可以降低刀具磨损，提高刀具寿命
提高加工精度：涂层技术可以提高刀具的耐磨性和抗磨损性，从而提高加工精度
降低加工成本：涂层技术可以降低刀具更换频率，从而降低加工成本
提高生产效率：涂层技术可以提高刀具的切削速度和进给速度，从而提高生产效率
降低生产成本
提高刀具寿命：涂层技术可以延长刀具的使用寿命，从而降低生产成本。
刀具涂层技术介绍
演讲人
目录
刀具涂层技术的背景
01
刀具涂层技术的原理
02
刀具涂层技术的应用
03
刀具涂层技术的发展趋势
04
1
刀具涂层技术的背景
刀具磨损问题
刀具磨损是影响加工效率和成本的重要因素
01
刀具磨损会导致加工精度下降，影响产品质量
02
刀具磨损会增加生产成本，降低生产效率
03
刀具磨损问题一直是制造业面临的重要挑战
04
热稳定性测试：测试涂层在高温环境下的稳定性能，以评估其使用寿命
3
刀具涂层技术的应用

刀具涂层的分类与应用

1 弁止动做前提财产的制制业正正在爆收着革新性的变更，制制技能也已爆收了量的变更.越收是近几年下速切削加工技能的应用，正在大幅度普及死产效用的共时也极天面普及了产品的品量，不妨认为下速切削加工技能已成为切削制制业的合流.下速切削加工技能的死少与应用共时戴动了相闭技能的赶快死少.下速切削瞅名思义，是下的速度、大的进给量、机床的赶快移动、赶快换刀等，最后体现为死产效用的大幅度普及.然而是该当指出的是下速切削不过一个相对付的观念，随着加工办法、工件资料以及刀具采用的变更，下速切削加工的速度存留很大变动范畴.普遍认为下速加工的切削速度为惯例切削速度的5～10倍，如加工碳素钢切削速度为500～2000m/min；铸铁为600～3000m/min；铝合金为1000～7000m/min；铜为900～5000m/min.下速切削刀具技能是真止下速加工的闭键技能之一，而刀具资料的下温本能是效用下速切削刀具技能死少的沉中之沉.由于正在下速切削加工中所爆收的切削热对付刀具的磨益比惯例切削下得多，果此对付刀具资料有更下的央供：下硬度、下强度战耐磨性；下的韧性战抗冲打本收；下的白硬性战化教宁静性；抗热冲打本收. 刀具表面涂层技能是应商场需要而死少起去的一种表面改性技能，自上世纪60年代出现此后，该项技能正在金属切削刀具制制业内得到了极为广大的应用.越收是下速切削加工技能出现之后，涂层技能更是得到了迅猛的死少与应用，并成为下速切削刀具制制的闭键技能之一.该项技能通过化教或者物理的要收正在刀具表面产死某种薄膜，使切削刀具赢得劣良的概括切削本能，进而谦脚下速切削加工的央供.归纳起去切削刀具表面涂层技能具备以下个性：1.采与涂层技能可正在不降矮刀具强度的条件下，大幅度天普及刀具表面硬度，暂时所能达到的硬度已交近100GPa；2.随着涂层技能的飞快死少，薄膜的化教宁静性及下温抗氧化性越收超过，进而使下速切削加工成为大概；3.润滑薄膜具备劣良的固相润滑本能，可灵验天革新加工品量，也符合于搞式切削加工；4.涂层技能动做刀具制制的最后工序，对付刀具细度险些不效用，并可举止沉复涂层工艺.涂层切削刀具所戴去的益处：可大幅度普及切削刀具寿命；灵验天普及切削加功效用；明隐普及被加工工件的表面品量；灵验天缩小刀具资料的消耗，降矮加工成原；缩小热却液的使用，降矮成原，好处环境呵护.2 刀具涂层的分类寡所周知，保守刀具涂层技能主要可分为二大类，然而由于商场需要的变更及涂层技能自己的个性，物理涂层技能的死少受到了更大的闭注.PVD技能正在得到飞跃性死少的共时，其应用商场也得到了广大的拓展.与最初死少相比，不然而涂层身分种类繁琐，近几年去正在涂层结构上更是有了突破性的死少，并已为商场合交受.随着PVD技能正在商场中愈去愈广大的应用，认识相识百般涂层的个性及适用范畴愈加隐得要害.果此原文拟对付目前PVD涂层举止分类，并分解百般薄膜所适用范畴，脚法是让使用者对付百般涂层有一个较系统的相识，越收合理天使用涂层刀具.从PVD技能的死少战应用角度，笔者认为PVD涂层可按2种要收举止分类.1.按涂层身分分类按涂层身分对付涂层举止分类简净、明白，鉴于对付资料本能的认识，使用者简单相识涂层的功能，易为商场合交受，果此暂时各涂层企业更多的是以分歧的涂层身分背用户介绍、推荐其技能及产品.按身分对付涂层区别常常可分为二大类，即硬涂层战硬涂层.硬涂层以TiN、TiCN、TiAlN等为代表，包罗了单层薄膜战复合薄膜，随着商场需要的变更及涂层技能的死少，新的涂层身分不竭被开垦出去，到暂时为止所应用的硬涂层身分已有几十种之多；硬涂层瞅名思义薄膜的硬度相对付较矮，常常为1000HV安排.硬涂层暂时种类本去已几，以MoS2、碳基薄膜为主，正在切削加工范畴内，其脚法是通过正在硬涂层表面覆盖一层那种薄膜，试图减少涂层表面的润滑性，革新被加工工件表面品量，以谦脚某些应用范畴的需要.2.按涂层结构分类纵然按身分举止涂层分类具备劣良的商场前提，然而从PVD技能的死少去瞅，涂层的里面结构的变更已越去越多天效用着涂层刀具的应用效验.相共的涂层身分、分歧的结构形式，不妨引导涂层刀具使用效验的截然分歧.果此认识相识暂时PVD涂层薄膜的结构形式，对付于该项技能的本量应用有着格中要害的意思.便暂时PVD技能的死少情景，涂层薄膜结构大概可分类如下：a.简单层涂层涂层由某一种化合物或者固溶体薄膜形成，表面上道正在薄膜的纵背死少目标上涂层身分是恒定的，那种结构的涂层可称之为一般涂层.如果通联到PVD的死少历程，本量上正在往日相称少的时期内背去采与那种技能，其中包罗寡所周知TiN、TiCN、TiAlN 等.随着应用商场央供的不竭普及，人们也愈加认识到那种涂层的限制性，无论是隐微硬度、下温本能、薄膜韧性等皆易于大幅度普及，然而那种涂层正在商场中仍占有一定比率.b.复合涂层图1 CrN+CBC复合薄膜图2 TiAlCN梯度薄膜c. 由多种分歧功能(个性)薄膜组成的结构不妨称之为复合涂层结构膜，其典型涂层为暂时的硬涂层+ 硬涂层，每层薄膜各具分歧的个性，进而使涂层更具劣良的概括本能.图1所示为CrN+CBC 复合涂层，其中CBC为碳基薄膜. d. 梯度涂层涂层身分沿薄膜纵背死少目标逐步爆收变更，那种变更不妨是化合物各元素比率的变更，如TiAl-CN 中Ti 、Al 含量的变更，也不妨由一种化合物渐渐过度到另一种化合物，如由CrN 渐渐过度到CBC.不妨预睹那种结构能灵验降矮果身分突变而制成的里面微瞅应力的减少.图2所示为TiAlCN 梯度薄膜. e. 多层涂层多层涂层由多种本能各同的薄膜叠加而成，每层膜化教组分基原恒定.暂时正在本量应用中多由2种分歧薄膜组成，由于所采与的工艺存留好别，分歧企业的多层涂层刀具，其各膜层的尺寸也不近相共，常常由十几层薄膜组成，每层薄膜尺寸大于几十纳米，最具代表性的有图3 多层薄膜图4 AlN+TiN+CrN 纳米薄膜图5(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相结构薄膜AlN+TiN、TiAlN+TiN涂层等.与单层涂层相比，多层涂层可灵验天革新涂层构制情景，压制细大晶粒构制的死少，多层薄膜如图3 所示.f.纳米多层涂层那种结构的涂层与多层涂层类似，不过各层薄膜的尺寸为纳米数量级，又可称为超隐微结构.表面钻研证据正在纳米调制周期内(几纳米至几十纳米)，与保守的单层膜或者一般多层膜相比，此类薄膜具备超硬度、超模量效力，其隐微硬度超出40GPa 是不妨预期的，而且正在相称下的温度下，薄膜仍可死存非常下的硬度.果此那类膜具备劣良的商场应用前景，其典型代表为AlN+TiN、AlN+TiN+CrN涂层等.如图4所示，为AlN+TiN+CrN 纳米膜系，其调制周期约为7nm.g.纳米复合结构涂层纳米复合结构涂层.以(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相结构薄膜为例，正在强等离子体效用下，纳米TiAlN晶体被镶嵌正在非晶态的Si3N4体内(睹图5)，当TiAlN晶体尺寸小于10nm 时，位错删殖源易于开用，而非晶态相又可遏止晶体位错的迁移，纵然正在较下的应力下，位错也不克不迭脱越非晶态晶界.那种结构薄膜的硬度不妨达到50GPa 以上，并可坚持相称劣同的韧性，且当温度达到900℃～1100℃时，其隐微硬度仍可坚持正在30GPa 以上；别的那种薄膜共时可赢得劣同的表面品量，果此工业应用前景广阔.3 涂层的应用随着PVD技能的赶快死少，正在本量应用中涂层的合理采用愈加隐得要害.暂时涂层薄膜不然而要办理硬度问题，其韧性、抗氧化性、表面细糙度及润滑性等皆需要根据分歧的切削条件举止概括思量.从本量的切削加工情景去瞅，仅凭涂层身分举止采用，正在本量应用中已易以获与最好经济效用.原文依据上述二种涂层分类，浅析本量切削加工中PVD涂层薄膜的采用.1.车削加工车削加工的个性是连绝、宁静、切削力及切削温度变更小，相对付而止切削温度较下，果此正在采用涂层类型时，涂层的硬度战下温抗氧化性是沉面思量果素.a.加工钢材时可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及AlTiN薄膜，那二种薄膜皆具备极下的表面硬度，且白硬性劣良，使用温度可达到1100℃.b.铸铁加工常常也可采用上述2种薄膜.c.铝及铝合金加工的个性是熔面矮，正在切削加工中极易产死积屑瘤，且氧化了的切屑可产死Al2O3，引导摩揩效用的巩固.当硅含量正在4%～13%之间时，硅正在铝内产死固溶体＋共晶体构制，那种坚性、针状的片状硅的夹纯，正在切削历程中，具备磨料效用，引导刀具早期做兴；而当Si含量进一步普及时细大的构制使切削本能进一步低沉.如果采与搞式切削，可加剧那种磨益的死少，加工那类有色金属金刚刚石涂层刀具是最好的采用规划之一，然而思量到可止性及经济性，对付于PVD而止，涂层应具备下的硬度及劣同的润滑性.当Si 含量小于12%时，可采用多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC 梯度薄膜；而当Si含量大于12%时，则可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或者单层的TiCN 薄膜.d.下强度合金的加工具备变形大、加工硬化大、切削温度下的个性，别的由于该类合金中含有洪量的碳化物、氮化物等，其隐微硬度可达2000 ～3000HV.正在采用用于此类涂层时，其隐微硬度、下温本能、润滑性是应着沉思量的果素.常常可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或者TiAl-CN+CBC 复合薄膜.e.对付于铜及其合金而止，涂层极具针对付性，而与加工办法闭联性较矮.紫铜塑性、韧性大，易粘屑，果此需要灵验天办理排屑问题，普遍采用CrN膜；而对付于铜合金(黄铜、青铜)，由于资料强度的普及，常常采与单层TiCN 或者多层TiCN 薄膜.f.塑胶资料的加工个性是导热性好、磨料性、回弹性等，且大多采与搞式切削加工办法，果此薄膜的隐微硬度及热绝缘性是沉面思量的果素，除了CVD 的金刚刚石薄膜中，也可采用多层TiCN薄膜.2.钻削加工钻削加工也属于连绝加工切削办法，其涂层种类的采用基原与车削加工类似.然而所需注意的是通孔加工存留载荷的突变，果此所采用薄膜应具备劣良的韧性.如正在一般钢材的加工中，可采用多层膜；若正在普遍的切削条件下，单层的TiN薄膜也会赢得劣良的应用效验.3.铣削加工正在下速加工范畴，铣削加工占有极其要害的职位，而PVD技能的死少也从完全铣刀的涂层扩展到可转位刀片范畴，而且已博得了突破性的收达.铣削加工是一种断绝加工办法，越收正在下速加工条件下，刀具受载状态极其搀纯，刀具果不竭受到大小、位子分歧的板滞冲打战热冲打载荷效用，可激励薄膜的破裂、脱降等局面的爆收，进而引导刀具的早期做兴.a.加工一般钢材时可采用TiCN、纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)、AlCrN薄膜，那三种薄膜皆具备较好的韧性.b.与一般钢材相比，铸铁的铣削加工常常引导刀具磨料磨益，涂层刀具的表面硬度更为要害，果此可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)、AlTiN、AlCrN薄膜.c.对付于铝及铝合金的加工，当Si 含量小于12%时，可采用多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC梯度薄膜；而当Si含量大于12% 时，则可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及多层TiCN 薄膜.d.下强度合金的铣削加工常常可采用多层TiCN+MoS2、梯度TiAlCN+CBC、AlCrN 薄膜. 4.螺纹加工螺纹加工也一种连绝切削办法，相对付于一般车削加工，那种加工属于成型加工模式，切削速度相对付较矮，阻挡易断屑，且对付刀具的几许尺寸有庄重央供，刀具刃心微弱的缺陷也可引导工件的报兴.果此薄膜的致稀性、韧性以及表面的润滑性是主要思量的果素.a.加工一般钢战下强度合金时可采用TiCN+MoS2复合薄膜、TiAlCN+CBC梯度薄膜及TiAlN纳米多层薄膜，那三种薄膜皆具备劣良的韧性及劣同的润滑性.b.与一般钢材相比，铸铁的螺纹加工常常以磨料磨益为主，薄膜的致稀性、韧性、硬度共等要害，果此常可采用TiAlCN 及TiCN 多层薄膜.c.对付于铝及铝合金的加工，当Si含量小于12%时，可采用CrN+CBC及TiCN多层薄膜；而当Si含量大于12%时，则可采用TiAlCN+CBC 及TiCN多层薄膜.4 结语连年去刀具表面涂层技能死少的个性是赶快及多元化.由图6不图6 2003年TiN、TiCN、TiAlN涂层应用情况妨瞅出，通过几年的历程，TiN涂层一统天下的情况已不复存留，越收正在硬量合金刀具应用范畴，TiAlN涂层的比率已超出TiN，而其余种类涂层也有减少趋势.隐然薄膜技能的死少不竭天为切削加工提供更灵验、更经济的脚法，随着该项技能的飞快死少，百般超隐微结构、超硬度、特殊功能薄膜的出现必然促进切削加工规划的进一步劣化.对付于使用者而止，充分相识百般涂层及其所适用的应用范畴愈加隐得要害.由于篇幅所限，原文仅针对付百般涂层所符合的加工办法及资料举止了叙述，而本量应用中特殊资料(如硬度达到50HRC以上)、切削速度、热却办法等条件的分歧，对付涂层刀具的采用也皆市爆收要害的效用。

TiAIN涂层刀具的发展与应用

TiAIN塗層刀具的發展與應用摘要：TiAIN塗層作為一種新型塗層材料，具有硬度高、氧化溫度高、熱硬性好、附著力強、摩擦係數小、導熱率低等優良特性，有望部分或完全替代TiN，尤其適用於高速切削。

文中對國內外TiAIN塗層刀具的發展與應用狀況進行了綜合評述，並著重分析了TiAIN塗層工藝及其切削性能。

1、引言對刀具進行塗層處理是提高刀具性能的重要途徑之一，隨著塗層刀具的出現，使刀具切削性能有了重大突破。

塗層刀具可以提高加工效率和加工精度。

延長刀具使用壽命，降低加工成本。

自20世紀70年代以來，刀具塗層技術取得了飛速發展，塗層工藝越來越成熟。

西方工業發達國家使用的塗層刀片占可轉位刀片的比例已由1978年的26％增加到1985年的50～60％。

新型數控機床所用切削刀具中有80％左右使用塗層刀具。

瑞典山特維克公司和美國肯納金屬公司的塗層刀片的比例已達80～85％以上。

美國數控機床上使用塗層硬質合金刀片比例為80％，瑞典和德國車削用塗層刀片已占70％以上。

1981年～1985年期間，前蘇聯的刀具產量增加了16％、硬質合金刀具增加了29％．而塗層刀具則增加了5倍。

塗層刀具已成為現刀具的重要標誌，並將是今後數控加工領域中最重要的刀具品種之一TiAIN塗層作為一種新型塗層材料，具有硬度高、氧化溫度高、熱硬性好、附著力強、摩擦係數小、導熱率低等優良特性，尤其適用於高速切削高合金鋼、不銹鋼、鈦合金、鎳合金等材料。

在要求高耐磨性的場合下，鑒於TiN塗層在高溫性能方面所表現出的不足，TiAIN有望部分或完全替代TiN，因此，TiAIN塗層刀具具有極其廣闊的應用前景。

自1985年Knotek等首次發表了關於TiAIN塗層的研究成果後，人們便對其優異的抗高溫氧化能力和良好的使用性能表示了極大的關注，已經用多種PVD方法成功製備了TiAlN膜。

由於TiAlN塗層的製備方法不盡相同，已見報道的TiAlN塗層的性能也有差異。

表1是幾種常用塗層的主要性能比較(資料來源於Balzers塗層有限公司。

刀具涂层的分类与应用

刀具涂层的分类与运用1 引言作为基本财产的制作业正在产生着革命性的变更,制作技巧也已产生了质的变更.尤其是近几年高速切削加工技巧的运用,在大幅度进步临盆效力的同时也极大地进步了产品的质量,可以以为高速切削加工技巧已成为切削制作业的主流.高速切削加工技巧的成长与运用同时带动了相干技巧的敏捷成长.高速切削顾名思义,是高的速度.大的进给量.机床的快速移动.快速换刀等,最终表现为临盆效力的大幅度进步.但是应当指出的是高速切削只是一个相对的概念,跟着加工方法.工件材料以及刀具选择的变更,高速切削加工的速度消失很大变动规模.一般以为高速加工的切削速度为通例切削速度的5～10倍,如加工碳素钢切削速度为500～2000m/min;铸铁为600～3000m/min;铝合金为1000～7000m/min;铜为900～5000m/min.高速切削刀具技巧是实现高速加工的症结技巧之一,而刀具材料的高温机能是影响高速切削刀具技巧成长的重中之重.因为在高速切削加工中所产生的切削热对刀具的磨损比通例切削高得多,是以对刀具材料有更高的请求：高硬度.高强度和耐磨性;高的韧性和抗冲击才能;高的红硬性和化学稳固性;抗热冲击才能.刀具概况涂层技巧是应市场需求而成长起来的一种概况改性技巧,自上世纪60年月消失以来,该项技巧在金属切削刀具制作业内得到了极为普遍的运用.尤其是高速切削加工技巧消失之后,涂层技巧更是得到了缓慢的成长与运用,并成为高速切削刀具制作的症结技巧之一.该项技巧经由过程化学或物理的办法在刀具概况形成某种薄膜,使切削刀具获得优秀的分解切削机能,从而知足高速切削加工的请求.归纳起来切削刀具概况涂层技巧具有以下特色：1.采取涂层技巧可在不降低刀具强度的前提下,大幅度地进步刀具概况硬度,今朝所能达到的硬度已接近100GPa;2.跟着涂层技巧的飞速成长,薄膜的化学稳固性及高温抗氧化性加倍凸起,从而使高速切削加工成为可能;3.润滑薄膜具有优越的固相润滑机能,可有用地改良加工质量,也合适于干式切削加工;4.涂层技巧作为刀具制作的最终工序,对刀具精度几乎没有影响,并可进行反复涂层工艺.涂层切削刀具所带来的益处：可大幅度进步切削刀具寿命;有用地进步切削加工效力;显著进步被加工工件的概况质量;有用地削减刀具材料的消费,降低加工成本;削减冷却液的运用,降低成本,利于情形呵护.2 刀具涂层的分类众所周知,传统刀具涂层技巧重要可分为两大类,但因为市场需求的变更及涂层技巧本身的特点,物理涂层技巧的成长受到了更大的存眷.PVD技巧在得到飞跃性成长的同时,其运用市场也得到了普遍的拓展.与最初成长比拟,不但涂层成分种类繁多,近几年来在涂层构造上更是有了冲破性的成长,并已为市场合接收.跟着PVD技巧在市场中愈来愈普遍的运用,熟悉懂得各类涂层的特点及实用范畴愈加显得重要.是以本文拟对当前PVD涂层进行分类,并剖析各类薄膜所实用范畴,目标是让运用者对各类涂层有一个较体系的懂得,加倍合理地运用涂层刀具.从PVD技巧的成长和运用角度,笔者以为PVD涂层可按2种办法进行分类.1.按涂层成分分类按涂层成分对涂层进行分类简练.清楚明了,基于对材料机能的熟悉,运用者轻易懂得涂层的功效,易为市场合接收,是以今朝各涂层企业更多的是以不合的涂层成分向用户介绍.推举其技巧及产品.按成分对涂层区分平日可分为两大类,即硬涂层和软涂层.硬涂层以TiN.TiCN.TiAlN等为代表,包含了单层薄膜和复合薄膜,跟着市场需求的变更及涂层技巧的成长,新的涂层成分不竭被开辟出来,到今朝为止所运用的硬涂层成分已有几十种之多;软涂层顾名思义薄膜的硬度相对较低,平日为1000HV阁下.软涂层今朝种类其实不久不多,以MoS2.碳基薄膜为主,在切削加工范畴内,其目标是经由过程在硬涂层概况笼罩一层这种薄膜,试图增长涂层概况的润滑性,改良被加工工件概况质量,以知足某些运用范畴的须要.2.按涂层构造分类尽管按成分进行涂层分类具有优越的市场基本,但从PVD技巧的成长来看,涂层的内部构造的变更已越来越多地影响着涂层刀具的运用后果.雷同的涂层成分.不合的构造情势,可以导致涂层刀具运用后果的截然不合.是以熟悉懂得今朝PVD涂层薄膜的构造情势,对于该项技巧的现实运用有着十分重要的意义.就今朝PVD技巧的成长状况,涂层薄膜构造大体可分类如下：a.单一层涂层涂层由某一种化合物或固溶体薄膜构成,理论上讲在薄膜的纵向发展偏向上涂层成分是恒定的,这种构造的涂层可称之为通俗涂层.假如接洽到PVD的成长过程,现实上在曩昔相当长的时代内一向采取这种技巧,个中包含众所周知TiN.TiCN.TiAlN 等.跟着运用市场请求的不竭进步,人们也愈加熟悉到这种涂层的局限性,无论是显微硬度.高温机能.薄膜韧性等都难于大幅度进步,但这种涂层在市场中仍占领必定比例.b.复合涂层图1 CrN+CBC复合薄膜图2 TiAlCN梯度薄膜图3 多层薄膜图4 AlN+TiN+CrN纳米薄膜图5(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相构造薄膜c.由多种不合功效(特点)薄膜构成的构造可以称之为复合涂层构造膜,其典范涂层为今朝的硬涂层+ 软涂层,每层薄膜各具不合的特点,从而使涂层更具优越的分解机能.图1所示为CrN+CBC复合涂层,个中CBC为碳基薄膜.d.梯度涂层涂层成分沿薄膜纵向发展偏向慢慢产生变更,这种变更可所以化合物各元素比例的变更,如TiAl-CN中Ti.Al含量的变更,也可以由一种化合物逐渐过渡到另一种化合物,如由CrN 逐渐过渡到CBC.可以预感这种构造能有用降低因成分突变而造成的内部微不雅应力的增长.图2所示为TiAlCN梯度薄膜.e.多层涂层多层涂层由多种机能各别的薄膜叠加而成,每层膜化学组分根本恒定.今朝在现实运用中多由2种不合薄膜构成,因为所采取的工艺消失差别,不合企业的多层涂层刀具,其各膜层的尺寸也不近雷同,平日由十几层薄膜构成,每层薄膜尺寸大于几十纳米,最具代表性的有AlN+TiN.TiAlN+TiN涂层等.与单层涂层比拟,多层涂层可有用地改良涂层组织状况,克制粗大晶粒组织的发展,多层薄膜如图3 所示.f.纳米多层涂层这种构造的涂层与多层涂层相似,只是各层薄膜的尺寸为纳米数目级,又可称为超显微构造.理论研讨证其实纳米调制周期内(几纳米至几十纳米),与传统的单层膜或通俗多层膜比拟,此类薄膜具有超硬度.超模量效应,其显微硬度超出40GPa是可以预期的,并且在相当高的温度下,薄膜仍可保存异常高的硬度.是以这类膜具有优越的市场运用远景,其典范代表为AlN+TiN.AlN+TiN+CrN涂层等.如图4所示,为AlN+TiN+CrN纳米膜系,其调制周期约为7nm.g.纳米复合构造涂层纳米复合构造涂层.以(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相构造薄膜为例,在强等离子体感化下,纳米TiAlN 晶体被镶嵌在非晶态的Si3N4体内(见图5),当TiAlN晶体尺寸小于10nm 时,位错增殖源难于启动,而非晶态相又可阻拦晶体位错的迁徙,即使在较高的应力下,位错也不克不及穿越非晶态晶界.这种构造薄膜的硬度可以达到50GPa 以上,并可保持相当优良的韧性,且当温度达到900℃～1100℃时,其显微硬度仍可保持在30GPa 以上;此外这种薄膜同时可获得优良的概况质量,是以工业运用远景辽阔.3 涂层的运用跟着PVD技巧的敏捷成长,在现实运用中涂层的合理选择愈加显得重要.今朝涂层薄膜不但要解决硬度问题,其韧性.抗氧化性.概况光滑度及润滑性等都须要根据不合的切削前提进行分解斟酌.从现实的切削加工状况来看,仅凭涂层成分进行选择,在现实运用中已难以获取最佳经济效益.本文根据上述两种涂层分类,浅析现实切削加工中PVD涂层薄膜的选用.1.车削加工车削加工的特色是持续.稳固.切削力及切削温度变更小,相对而言切削温度较高,是以在选择涂层类别时,涂层的硬度和高温抗氧化性是重点斟酌身分.a.加工钢材时可选用纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及AlTiN薄膜,这两种薄膜都具有极高的概况硬度,且红硬性优越,运用温度可达到1100℃.b.铸铁加工平日也可选择上述2种薄膜.c.铝及铝合金加工的特色是熔点低,在切削加工中极易形成积屑瘤,且氧化了的切屑可形成Al2O3,导致摩擦感化的加强.当硅含量在4%～13%之间时,硅在铝内形成固溶体＋共晶体组织,这种脆性.针状的片状硅的搀杂,在切削进程中,具有磨料感化,导致刀具早期掉效;而当Si含量进一步进步时粗大的组织使切削机能进一步降低.假如采取干式切削,可加剧这种磨损的成长,加工这类有色金属金刚石涂层刀具是最佳的选择计划之一,但斟酌到可行性及经济性,对于PVD而言,涂层应具有高的硬度及优良的润滑性.当Si 含量小于12%时,可选择多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC梯度薄膜;而当Si含量大于12%时,则可选用纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或单层的TiCN 薄膜.d.高强度合金的加对象有变形大.加工硬化大.切削温度高的特色,此外因为该类合金中含有大量的碳化物.氮化物等,其显微硬度可达2000 ～3000HV.在选择用于此类涂层时,其显微硬度.高温机能.润滑性是应侧重斟酌的身分.平日可选用纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或TiAl-CN+CBC 复合薄膜.e.对于铜及其合金而言,涂层极具针对性,而与加工方法接洽关系性较低.紫铜塑性.韧性大,易粘屑,是以须要有用地解决排屑问题,一般选用CrN膜;而对于铜合金(黄铜.青铜),因为材料强度的进步,平日采取单层TiCN 或多层TiCN 薄膜.f.塑胶材料的加工特点是导热性差.磨料性.回弹性等,且大多采取干式切削加工方法,是以薄膜的显微硬度及热绝缘性是重点斟酌的身分,除了CVD的金刚石薄膜外,也可选用多层TiCN薄膜.2.钻削加工钻削加工也属于持续加工切削方法,其涂层种类的选择根本与车削加工相似.但所需留意的是通孔加工消失载荷的突变,是以所选择薄膜应具有优越的韧性.如在通俗钢材的加工中,可选用多层膜;若在一般的切削前提下,单层的TiN薄膜也会获得优越的运用后果.3.铣削加工在高速加工范畴,铣削加工占领极其重要的地位,而PVD技巧的成长也从整体铣刀的涂层扩大到可转位刀片规模,并且已取得了冲破性的进展.铣削加工是一种断续加工方法,尤其在高速加工前提下,刀具受载状况极其庞杂,刀具因不竭受到大小.地位不合的机械冲击和热冲击载荷感化,可激发薄膜的决裂.脱落等现象的产生,从而导致刀具的早期掉效.a.加工通俗钢材时可选用TiCN.纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4).AlCrN薄膜,这三种薄膜都具有较好的韧性.b.与通俗钢材比拟,铸铁的铣削加工平日导致刀具磨料磨损,涂层刀具的概况硬度更为重要,是以可选择纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4).AlTiN.AlCrN薄膜.c.对于铝及铝合金的加工,当Si 含量小于12%时,可选择多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC梯度薄膜;而当Si含量大于12% 时,则可选用纳米复合构造薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及多层TiCN 薄膜.d.高强度合金的铣削加工平日可选用多层TiCN+MoS2.梯度TiAlCN+CBC.AlCrN 薄膜.4.螺纹加工螺纹加工也一种持续切削方法,相对于通俗车削加工,这种加工属于成型加工模式,切削速度相对较低,不轻易断屑,且对刀具的几何尺寸有严厉请求,刀具刃口渺小的缺点也可导致工件的报废.是以薄膜的致密性.韧性以及概况的润滑性是重要斟酌的身分.a.加工通俗钢和高强度合金时可选用TiCN+MoS2复合薄膜.TiAlCN+CBC梯度薄膜及TiAlN纳米多层薄膜,这三种薄膜都具有优越的韧性及优良的润滑性.b.与通俗钢材比拟,铸铁的螺纹加工平日以磨料磨损为主,薄膜的致密性.韧性.硬度一致重要,是以常可选择TiAlCN 及TiCN 多层薄膜.c.对于铝及铝合金的加工,当Si含量小于12%时,可选择CrN+CBC及TiCN多层薄膜;而当Si含量大于12%时,则可选择TiAlCN+CBC 及TiCN多层薄膜.4 结语近年来刀具概况涂层技巧成长的特色是敏捷及多元化.由图6可以看图6 2003年TiN.TiCN.TiAlN涂层运用情形出,经由几年的过程,TiN涂层一统世界的情形已不复消失,尤其在硬质合金刀具运用范畴,TiAlN涂层的比例已超出TiN,而其它种类涂层也有增长趋向.显然薄膜技巧的成长不竭地为切削加工供给更有用.更经济的手腕,跟着该项技巧的飞速成长,各类超显微构造.超硬度.特别功效薄膜的消失势必促进切削加工计划的进一步优化.对于运用者而言,充分懂得各类涂层及其所实用的运用规模愈加显得重要.因为篇幅所限,本文仅针对各类涂层所合适的加工方法及材料进行了阐述,而现实运用中特别材料(如硬度达到50HRC以上).切削速度.冷却方法等前提的不合,对涂层刀具的选用也都邑产生重要的影响。

《金刚石涂层刀具》课件

域
优点：可以提高刀具的使用寿命，降低加工成本，提高加工
精度和效率
原料准备：金刚石粉、粘结剂、溶剂等混合搅拌：将金刚石粉与粘结剂、溶剂混合均匀涂覆：将混合好的金刚石粉涂覆在刀具表面固化：将涂覆好的刀具放入固化炉中，加热固化打磨抛光：对固化后的刀具进行打磨抛光，提高刀具的表面质量检测：对刀具进行性能检测，确保其符合使用要求
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
特性：耐磨性高、耐热性好、硬度高、化学稳定性好
金刚石涂层刀具是一种在刀具表面涂覆一层金刚石颗粒的刀具
应用领域：广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领
挑战：金刚石涂层刀具的制造过程中，需要解决金刚石涂层的加工精度和表面粗糙度问题
解决方案：采用先进的加工技术和设备，提高金刚石涂层刀具的加工精度和表面粗糙度
挑战：金刚石涂层刀具在加工过程中容易磨损解决方案：采用先进的涂层技术，提高刀具的耐磨性挑战：金刚石涂层刀具在加工过程中容易产生热量解决方案：采用冷却技术，降低刀具的温度，提高加工精度挑战：金刚石涂层刀具在加工过程中容易产生振动解决方案：采用先进的加工工艺，降低刀具的振动，提高加工
在汽车、航空航天、电子等领域，金刚石涂层刀具被广泛用于磨削和研磨加工
金刚石涂层刀具在磨削和研磨中的应用广泛，可以提高加工效率和精度
金刚石涂层刀具在磨削和研磨加工中具有耐磨、耐热、耐腐
蚀等优点
金刚石涂层刀具在磨削和研磨加工中可以实现高精度、高效
率的加工效果
医疗领域：用于制造手术刀、牙科钻头等医疗器械

刀具涂层技术的应用

刀具涂层技术的应用刀具涂层技术的应用引言：刀具涂层技术是一种在刀具表面附加一层薄膜的技术，以增加刀具的寿命、提高切削性能和减少切削力。

它在制造业中被广泛应用。

本文将深入探讨刀具涂层技术的原理、常见的应用领域以及未来的发展趋势。

一、刀具涂层技术的原理刀具涂层技术的原理是在刀具表面形成一层涂层，这个涂层可以提供刀具的耐磨性、高速切削能力和抗热性能。

常见的涂层材料包括碳化物、氧化物和氮化物。

涂层可以通过物理蒸发沉积、化学气相沉积和物理气相沉积等方法制备。

二、刀具涂层技术的应用领域1. 汽车制造业：在汽车制造业中，刀具涂层技术可以应用于汽车零部件的加工过程中，例如发动机零部件的铣削、钻孔和车削等。

刀具涂层技术可以提高刀具的寿命，减少生产成本，并提高生产效率。

2. 航空航天工业：在航空航天工业中，刀具涂层技术可以应用于飞机零部件的加工和维修过程中。

刀具涂层技术可以提高刀具的高温抗氧化性能和抗磨损性能，保证零部件的质量和安全性。

3. 电子制造业：在电子制造业中，刀具涂层技术可以应用于半导体和电子元件的加工过程中。

刀具涂层技术可以提高切削质量，减少切削力和加工成本，提高生产效率。

4. 刀具制造业：在刀具制造业中，刀具涂层技术可以应用于刀具的制造过程中。

刀具涂层技术可以提高刀具的硬度、耐磨性和耐蚀性，延长刀具的使用寿命。

三、刀具涂层技术的未来发展趋势1. 纳米涂层技术的应用：随着纳米材料的发展和应用，纳米涂层技术将成为刀具涂层技术的重要发展方向。

纳米涂层可以提供更高的硬度、更好的耐磨性和更低的摩擦系数。

2. 多功能涂层技术的发展：多功能涂层技术是指在刀具表面涂层上添加功能性材料，以实现多种性能的综合应用。

未来，多功能涂层技术将成为刀具涂层技术的主要发展方向，以满足不同应用领域的需求。

3. 智能涂层技术的应用：智能涂层技术是指通过在刀具表面涂层上添加传感器或微电子设备，实现对刀具状况的实时监测和控制。

智能涂层技术将提高刀具的自动化程度和可靠性，减少刀具的维护和更换。

高速钢涂层刀具

高速钢涂层刀具涂层刀具使用的效果与涂层方法、涂层材料、涂前刀具的处理以及刀具的合理使用等有关。

一、涂层方法目前生产上涂层有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、等离子体化学气相沉积(PCVD)、盐浴浸镀、等离子喷涂、热解沉积涂层及化学涂敷等方法，其中以PVD 和CVD应用最为广泛。

前者沉积温度500℃左右，涂层厚度为2～5μm；后者沉积温度800～1000℃，涂层厚度可达5～10μm，并且设备简单，涂层均匀。

但在高速钢涂层刀具上一般采用PVD法。

这是因为CVD法沉积的温度已超过了高速钢本身的回火温度（560℃），因此刀具经过CVD处理后硬度将会降低，必须重新淬硬处理，从而影响刀具的精度；同时经过CVD高温处理后刀具基体易被化学腐蚀，涂层组织晶粒变粗，而使刀具强度下降，抗冲击性能变差；此外，CVD处理过程中还会产生有毒HCl气体，污染周围环境。

而PVD法的沉积温度低于高速钢回火温度，可使预先经过热处理的高速钢刀具的机械性能不受影响，同时可避免刀具变形，此外处理过程中一般不产生有毒气体污染环境。

据报道，近年来，国外已研制出一种兼有CVD法的低温和PVD法的PCVD法，即物理与化学气相沉积相结合的新方法。

我国从1985年起，上海工具刃具厂、哈尔滨工具刃具厂以先后从瑞士、美国和日本引进了涂层设备，为我国全面推广涂层刀具创造了条件。

二、涂层材料高速钢刀具常用的涂层材料有TiN和TiC。

TiC的硬度较高（可达HV3200左右，抗磨损性能好，适用于涂覆产生剧烈磨损的刀具；但它性脆，膜层内部的内聚力相对较低，并且在300℃的低温下就会开始分解。

TiN的硬度（可达HV2000，相当于HRC80～85）虽比TiC低，但它的化学稳定性好，与金属的亲和力小，摩擦系数低，润滑性好，在空气中抗氧化性能比TiC好，刃口无倒圆，切削时可大大减少刀具的摩擦和磨损，防止黏结与冷焊，并且涂层呈金黄色、外观好，因而是一种较理想的涂层材料。

CNC机床加工中的刀具涂层选择与应用

CNC机床加工中的刀具涂层选择与应用CNC机床加工中，刀具涂层的选择和应用是提高加工效率和刀具使用寿命的关键。

刀具涂层可以降低切削力和摩擦系数，提高刀具的硬度、耐磨性和高温稳定性。

本文将就刀具涂层的选择和应用进行探讨。

1. 介绍刀具涂层技术的背景和作用刀具涂层是一种先进的表面处理技术，通过在刀具表面涂覆一层特殊的材料，可以改变刀具的表面性能，提高切削性能和使用寿命。

刀具涂层主要的作用包括降低刀具与工件之间的摩擦系数，提高刀具的硬度和亲润性，减少切削热和粘着磨损，延长刀具的使用寿命。

2. 选择刀具涂层的考虑因素选择合适的刀具涂层应考虑以下因素：- 加工材料：不同的加工材料对切削刀具的要求不同，应选择适合加工材料的刀具涂层。

例如，对于高硬度材料，可以选择提高刀具硬度的涂层。

- 加工类型：不同的加工类型对切削刀具的要求也不同，需要根据具体的加工类型选择合适的刀具涂层。

例如，对于高速切削，可以选择具有高热稳定性和低摩擦系数的涂层。

- 加工条件：加工条件包括切削速度、进给速度和切削深度等参数，不同的加工条件对刀具涂层的要求也不同。

应根据具体的加工条件选择适合的刀具涂层。

- 成本考虑：刀具涂层的价格相对较高，需要根据加工成本和刀具寿命来考虑选择合适的刀具涂层。

不同的刀具涂层价格和使用寿命也不同，需要综合考虑成本因素。

3. 常见的刀具涂层类型刀具涂层根据材料和工艺不同，可以分为多种类型，常见的刀具涂层包括：- TiN涂层：TiN涂层是最常见的刀具涂层之一，具有较高的硬度和耐磨性。

适用于加工低硬度材料和一般切削条件。

- TiCN涂层：TiCN涂层是TiN涂层的改进型，具有更高的硬度和耐磨性。

适用于高速切削和加工高硬度材料。

- TiAlN涂层：TiAlN涂层是一种先进的刀具涂层，具有优异的热稳定性和抗氧化性能。

适用于高速切削、干切削和高温切削。

- DLC涂层：DLC涂层是一种钻石样类非晶碳膜涂层，具有低摩擦系数和优异的润滑性能。

刀具涂层技术在金属切削中的应用与优势分析

刀具涂层技术在金属切削中的应用与优势分析引言：切削加工是现代制造业中常见的加工方法之一，其精度和效率对产品质量和生产成本具有重要影响。

刀具是切削加工中不可或缺的重要工具，而刀具涂层技术则是提高刀具使用寿命和效率的重要手段之一。

本文将就刀具涂层技术的应用和优势展开分析。

一、刀具涂层技术在金属切削中的应用（此部分可根据实际情况加入相关的刀具涂层技术应用案例进行阐述）1. 提高刀具硬度和耐磨性刀具涂层技术可以通过在刀具表面添加高硬度和耐磨性的涂层层，使刀具更加耐磨和耐蚀。

例如，钛碳氮（TiCN）涂层和钼锪氮（MoN）涂层可以显著提高刀具硬度和耐磨性，延长刀具的使用寿命。

2. 提高切削速度和精度刀具涂层技术可以减小切削力和切削温度，从而提高切削速度和精度。

涂层可以减小切削时的摩擦阻力，降低切削温度，有效防止刀具因高温而变形和失效。

3. 提高切削稳定性和可靠性刀具涂层技术可以提供良好的刀具表面光洁度和润滑性，减小切削时产生的摩擦和粘附。

涂层能够有效降低切削时产生的热量和压力，提高切削稳定性和切削质量，减少切削噪音和振动，提高切削过程的可靠性。

二、刀具涂层技术的优势分析1. 提高切削效率和经济性刀具涂层技术能够有效提高切削效率和经济性。

使用涂层刀具可以提高切削速度和材料去除率，缩短加工周期，提高生产效率。

涂层刀具的使用寿命长，可以减少更换刀具的频率，降低生产成本。

2. 降低切削力和能耗刀具涂层技术可以减小切削力和摩擦阻力，降低能耗。

涂层刀具具有更小的摩擦系数，能够更有效地减小切削时的摩擦，降低切削力和能耗。

3. 提高切削表面质量刀具涂层技术可以提高切削表面的质量。

涂层刀具具有良好的刃口抗磨性和耐磨性，能够保持刃口的锋利度和形状，提高切削表面的光洁度和平整度。

4. 推动可持续发展刀具涂层技术具有环保和可持续发展的特点。

涂层刀具能够降低切削液的使用量和切削过程中的废料产生量，减少对环境的污染，符合低碳环保的发展要求。