现代刀具涂层技术介绍

<正>一、刀具涂层刀具涂层是通过化学或物理的方法在刀具表面形成某种薄膜,使切削刀具获得优良的综合切削性能,从而满足高速切削加工的要求;自20世纪70年代初硬质涂层刀具问世以来,化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展,为刀具性能的提高开创了历史的新篇章。涂层刀具与未涂层刀具相比,具有显著的优越性:它可大幅度提高切削刀具寿命;有效地提高切削加工效率;提高加工精度并明显提高被加工工     

钢铁冶金用炭素材料(二)(续15)

钢铁冶金用炭素材料（二）（续１５）刀具及其切削参数加工石墨电极时使用硬质合金（如牌号ＹＧ８）或高速钢（如牌号Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ）制成的车刀及铣刀进行切削。高速钢刀具坚韧性好、刃磨方便、价格较低，但红硬性稍差，只能耐５００－６００℃。硬质合金刀具具有良好的...     

高速钢刀具复合涂层的研究现状

为了满足刀具苛刻的工况条件,利用不同涂层材料的性能优点,在刀具表面形成多元多层复合涂层具有重大的意义。复合涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热、扩大涂层制品使用范围以及延长使用寿命等功能,已被各国列为机加工刀具发展的主要方向。简要叙述了高速钢刀具硬质复合涂层技术的发展和研究现状。     

全球切削刀具新材料和涂层技术现状

近代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼等超硬刀具材料,使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。随着数控机床和难加工材料的不断发展,刀具实有难以招架之势。要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。在影响金属切削发展的诸多因素中,刀具材料起着决定性作用。     

常用涂层材料进展及超硬涂层技术

硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。目前,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%,有的不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90%。由于现代金属切削对刀具有很高的技术要求,TiN涂层日益不能适应。TiN涂层的耐氧化性较差,使用温度达500℃时,膜层明显氧化而被烧蚀,而且它的硬度也满足不了需要。TiC有较高的显微硬度,因而该材料的耐磨性能较好。同时它与基体的附着牢固,在制备多层耐磨涂层时,常将TiC作为与基体接触的底层膜,在涂层刀具中它是十分常用的涂层材料。TiCN和TiAlN的开发,又使涂层刀具的性能上了一个台阶。TiCN可降低涂层的内应力,     

高速切削刀具材料的开发与选择

介绍了高速切削加工技术所使用的高速钢刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、超硬刀具的性能特点及应用,探讨了选择刀具所考虑的因素。     

金刚石刀具化学磨损的预防

单晶金刚石刀具因其化学磨损严重,不适用于微切削加工铁基材料.为了保护金刚石刀具免受化学磨损,可将切削刀具沉积硬质涂层,以防止金刚石与工件材料直接接触.本研究则利用磁控溅射工艺在金刚石刀具上沉积TiN、TiAlN和AlN涂层.经过优化工艺参数,所沉积涂层的化学成分接近化学计量,表面非常光滑,晶粒很细,硬度高且附着强度大.虽然刃口半径因涂层略有增加,但对微切削加工来说仍可容忍.在试验切削条件下,与参比未涂层金刚石刀具相比,TiAlN涂层金刚石刀具磨损的减少高达50%.     

切削刀具用立方氮化硼涂层的研究进展

立方氮化硼( cubic boron nitride,cBN)具有优异的物理力学性能和极高的化学稳定性,可以胜任铁系金属的加工,在高性能切削刀具等领域有着广泛的应用前景.cBN涂层在复杂刀具应用中有着不可替代的作用,由于气相生长高纯度和结合性能的cBN刀具涂层仍存在着较多的技术难题,因此仍然难以得到广泛的应用.本文综述了近20年来气相沉积cBN涂层的研究进展,阐述了物理气相沉积与化学气相沉积cBN涂层的方法与机理,分析了cBN刀具涂层制备与应用的关键问题,结合研究现状指出了cBN刀具涂层研究的发展方向.     

试论高速切削时刀具材料的选择

根据高速切削时刀具材料选择的特点,高速切削必须根据所加工的工件材料和加工性质来选择。高速切削加工的刀具材料主要有碳化铁基硬质合金、涂层硬质合金、金刚石、立方氮化硼、陶瓷等材料。     

磁化高速钢刀具的磨损性能研究

本文对非磁化和磁化高速钢刀具分别切削大理石和45号钢时的磨损性能进行了试验研究,研究了磁化对刀具抗磨损能力的影响规律,并初步探讨了刀具的磁化机理。     

氮化硼纤维表面涂层的研究现状

综述了高性能连续氮化硼纤维表面涂层的研究现状,目前研究的氮化硼纤维表面涂层方法主要有物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、溶胶凝胶法(Sol-gel)、溶液浸渍法等,其中溶液浸渍法是最为常用的方法,用此方法涂层过的氮化硼纤维,其防潮性能和力学性能都有了较大程度的提高。     

膜厚对(Ti,Al)N涂层微结构、机械性能及切削特性的影响

利用蒸发与磁控溅射二元组合源设备,通过控制沉积时间在钨钴类硬质合金螺纹刀表面制备了不同膜厚的(Ti,Al)N涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏显微硬度计、洛氏硬度计和摩擦试验机考察了涂层厚度对涂层微观结构、表面形貌、元素组成、显微硬度、膜-基结合力及摩擦磨损性能的影响,并通过切削40Cr钢材研究了涂层刀具的切削特性。结果表明,沉积6 h所得涂层(膜厚约5.0μm)的复合硬度(涂层+基材的显微硬度)显著高于沉积2 h(膜厚约1.8μm)所得涂层,但膜-基结合力更弱,磨耗速率更快。     

阴极电弧离子镀TiAlSiN涂层刀具切削性能研究

本文在M2高速钢试片上制备了纳微米TiAlSiN复合涂层,并对其性能进行了表征。建立3D正交切削实验模型,模拟不同厚度TiAlSiN涂层对刀具切削力、切削热的影响,并与现场切削力实验结果进行对比。结果表明Si元素能抑制TiAlN柱状晶的生长,涂层刀具表现出良好的切削性能。模拟实验结果表明刀具的切削力和切削温度均随涂层厚度的增加呈先减小后增加趋势,涂层厚度为4μm的刀具具有最小的切削力,涂层厚度为3μm的刀具具有最小的切削热。现场切削实验证明切削力值变化趋势与模拟结果一致,误差在13%以内,可以较好的反应刀具切削过程中切削力的变化。     

TiB2涂层刀具制备及干铣削Ti-6Al-4V磨损行为研究?

由于切削过程中产生高温、刀具粘结与氧化严重,钛合金切削尤其是干切削,一直是刀具行业的重大挑战之一,而在刀具表面添加涂层是提高钛合金切削刀具寿命的有效途径。利用脉冲磁控溅射技术制备了TiB2涂层刀具,以相同基体的无涂层刀具为对照,干铣削Ti-6Al-4V钛合金,切削速度从30~100 m/min变化,研究TiB2涂层刀具的切削性能与失效机理。所制备的TiB2涂层具有(100)择优取向的六方晶体结构,组织致密。涂层硬度可高达4000 HV。切削实验发现,在30 m/min的低速时,TiB2涂层刀具的切削寿命超过无涂层刀具57%之多,当切削速度加倍到60 m/min时,刀具寿命未见下降。当切削速度增加到100 m/min时,TiB2涂层刀具与无涂层刀具切削寿命相当。TiB2涂层刀具表面氧化所产生的B2O3液化膜,起自润滑作用,可充分减少钛合金的粘结,降低摩擦力。因此,在TiB2或B2O3消失之前,TiB2涂层刀具均有良好表现。在100 m/min时,切削高温造成B2O3强烈挥发,且TiB2被氧化为多孔疏松的TiO2,刀具寿命急剧下降到无涂层刀具的水平。     

镁合金表面防腐技术研究进展

综述了近年来镁合金防腐蚀表面处理的方法,主要有化学转化、阳极氧化、微弧氧化、金属镀(涂)层、有机涂层、气相沉积、表面改性等,并对镁合金表面处理的发展方向进行了展望。     

氧化铝包覆锂离子电池正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料的性能是锂电池技术发展的瓶颈。近年来,为了提高锂离子电池正极材料的循环寿命、热稳定性和倍率性能等,三氧化二铝涂覆正极材料已经被广泛研究。所讨论的三氧化二铝涂层分为粗糙涂层、超薄涂层和厚涂层。简要论述了三氧化二铝表面涂层改善正极材料的作用,如氟化氢清除剂、物理保护屏障、提高锂离子扩散速率、提升正极材料的热稳定性能、与六氟磷酸锂(LiPF₆)反应生成二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)和抑制JahnTeller效应等。介绍表面改性的方法,包括浸渍法、沉淀法、干法包覆、溅射法和原子层沉积法等,以及其对锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)及三元材料(Li-Ni-Co-Mn-O)的影响。最后,展望了三氧化二铝表面包覆和原子层沉积技术的发展前景。     

高速钢刀具固体润滑涂层的研究

为了解决高速钢刀具磨损快的问题,延长刀具使用寿命,通过研究磷化处理加固体润滑涂层的工艺方法,在刀具表面制备出了以wS2为主的固体润滑涂层.实验证明:在外加磁场(3.0×10-3T)作用下,刀具表面磷化膜的粗糙度得到较好的控制;此时进行固体润滑剂涂覆刀具处理,涂层厚度达4.935 μm,刀具使用寿命最高,比未进行处理的刀...     

掺钇氧化锆薄膜的制备方法及应用研究新进展

介绍了掺钇氧化锆(YSZ)薄膜的制备方法,这些方法包括化学气相沉积法、电化学气相沉积法、电泳沉积法、溶胶-凝胶法、溅射法、流延成型法和等离子喷涂等,并评述了这些方法的优缺点;介绍了YSZ薄膜作为重要的功能材料在气体、液体分离与纯化、高温催化膜反应器、燃料电池和功能涂层等方面的应用;指出了未来YSZ薄膜应用研究的发展趋势。     

真空等离子气相沉积多元多层离散结构涂层方法

公开号　ＣＮ1256324Ａ　　申请人　西北工业大学　　地址　710072陕西省西安市友谊西路127号　　本发明涉及一种在高速钢、硬质合金、陶瓷制金属切削工具上获得耐磨涂层的工艺方法,其特征在于;被强化零件的表面涂层采用一种厚薄不均匀的离散涂层结构,得到离散涂层结构的方法可以用网状遮屏安装在被强化零件表面和蒸发材料之间,网状遮屏可以由需向涂层添加的某种或某几种组元的材料制成,它同时起着遮屏和阴极的作用。本发明相比现有技术的优点在于:由于采用了涂层某些或某种组元制成的网状遮屏,从而可应用比较简单的设备和工艺,制备多元多层…     

硬质合金刀具类金刚石涂层的摩擦磨损性能

以等离子体化学气相沉积技术在硬质合金刀具表面制备了类金刚石(DLC)涂层.研究了DLC涂层刀具和无涂层刀具的硬度,不同载荷、不同转速下两种刀具的摩擦磨损性能,以及在水润滑和油润滑条件下DLC涂层刀具的滑动摩擦行为.结果表明,DLC涂层刀具的平均硬度为2 099.9 HV,比无涂层刀具提高了48.3%;DLC涂层刀具的摩擦因数明显低于无涂层刀具,其磨损率随着载荷的增加而增大,随转速的增大而减小;油润滑比水润滑能更有效减缓摩擦作用.