值得一提的是美國Multi-Scientific Coating公司的類金剛石的碳涂層,使用熱陰極蒸發技術把碳沉積到刀具表面后,類金剛石碳涂層和基體結合良好,有很多金剛石相似的性能,有高的耐磨性和低的摩擦系數。其它ZrN,TiZrN類金剛石膜涂層(DLC)的應用范圍也不斷拓展,主要用于加工有色合金。

氮化鋁鈦涂層也由原先常使用的Ti0.75Al0.25N轉化為優先使用Ti0.5Al0.5N,Ti0.5Al0.5N涂層抗氧化溫度為700℃,在空氣中加熱會在表面產生一層非晶態Al2O3薄膜,可以對涂層起保護作用。

日本不二越公司開發出一種稱為SG的新型涂層,它由TiN、TiCN及Ti系膜三層組成,耐磨性優于TiN涂層,且涂層與基體的結合強度高,表層為Ti系特殊膜層,具有極好的耐熱性。

瑞士還開發出一種稱為“MOVIC”軟涂層的新工藝,即在刀具表面涂復一層固體潤滑膜二硫化鉬,刀具切削壽命數倍增加,且能獲得優良的加工表面。其它硫族元素如WS2等軟涂層也取得了一定進展。這些軟涂層在加工高強度鋁合金和貴重金屬方面有良好的應用前景。

近年來,高硬度的涂層開始出現。包括立方氮化硼(CBN)涂層、氮化碳(CNX)、多晶氮化物超點陣涂層等。CBN涂層硬度達5200kgf/mm2,僅次于金剛石,可有效的切削淬火鋼和其它難加工合金。如果氮化碳(CNX)涂層能夠形成b-C3N4,理論上可以計算出其硬度將超過金剛石。已經有氮化碳合成的報道。多晶氮化物超點陣涂層是一種很有希望的新型刀具涂層,多晶TiN/NbN和TiN/VN超點陣涂層的硬度分別為5200kgf/mm2和5600kgf/mm2,超點陣涂層由于層內或層間位錯困難導致其硬度很高。

2) 的涂層工藝方法

隨著涂層技術的發展,出現了綜合PVD和CVD的PACVD法,另外,還有離子束濺射方法,中能離子束輔助沉積技術(IBAD)也可用于涂層,離子束輔助沉積兼有氣相沉積與離子注入的優點。等離子輔助化學氣相沉積(PCVD)利用等離子體來促進化學反應,可使沉積溫度降低到200~500℃。Sol-Gel法由于其自身的優點也越來越受到人們的重視。

MT-CVD(中溫化學氣相沉積)則在一定程度上克服了一般HD-CVD(高溫化學氣相沉積)的缺點,其沉積溫度低(700~900℃),沉積速度快,涂層厚,工藝環鍍性好,對于形體復雜的工件涂層均勻,而且涂層附著力高,涂層內部殘余應力小,是一種優于HT-CVD的涂層工藝方法。

涂層所用的基體范圍也在擴大,包括高速鋼、硬質合金和陶瓷都可以進行涂層。近幾年來陶瓷涂層硬質合金刀具發展迅速,特別是Al2O3陶瓷由于其高化學穩定性和耐氧化性特別適用于高速切削,在陶瓷涂層中所占比例較大。

雖然刀具涂層工藝上獲得了長足的發展,特別是梯度涂層工藝,但總體說來涂層技術有待進一步提高。

3 結論

涂層刀具較好的解決了刀具強度和韌性之間的矛盾,大大提高了刀具的耐用度和切削速度。但存在涂層易剝落,工藝復雜昂貴等缺點。刀具涂層材料中用的最多的是TiC、TiN、Al2O3、金剛石以及復合涂層。常用涂層方法是CVD法和PVD法。

新型的涂層材料和新的涂層工藝方法不斷出現,特別是新型高硬涂層以及軟涂層材料將會使涂層刀具的應用將越來越廣。

 

 

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