刀具涂层材料的使用概况

综述了目前常用的刀具涂层材料及其性能特点，着重介绍三元复合膜，金刚石膜，ｃ－ＢＮ膜以及固体润滑膜等新型膜材料的性能特点以及它们在刀具表面的应用情况。     

氮化钛涂层高速钢刀具磨损特性及磨损规律的研究

本文探讨了涂层高速钢刀具的磨损特性和磨损扩展规律，分析了涂层在各磨损阶段起的不同作用，并说明了在使用涂层刀具时应注意的一些问题     

基于TiC_(0.5)N_(0.5)/Si_3N_4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能

首先,以15vol%或25vol%的TiC0.5N0.5粉体为导电第二相,利用热压烧结法制备了TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷;然后,分别通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术在TiC0.5N0.5/Si3N4陶瓷刀具表面沉积了CrAlN和TiN/Al2O3/TiN涂层;最后,通过对TiC0.5N0.5/Si3N4刀具进行连续切削灰铸铁实验,研究了TiC0.5N0.5含量和涂层类型对刀具磨损特征的影响,并探讨了刀具的磨损机制。结果表明:TiC0.5N0.5含量的增加有利于提高TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具基体的硬度和电导率,但对耐磨性和切削寿命的影响较小;采用PVD技术沉积CrAlN涂层时,随着TiC0.5N0.5含量的增加,涂层的厚度、结合强度和硬度都得到提高,涂层刀具的磨损性能显著提高,切削寿命也明显延长;而采用CVD技术沉积TiN/Al2O3/TiN涂层时,TiC0.5N0.5含量的变化对涂层的厚度、结合强度和硬度基本没有影响,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具整体切削性能变化不大。CrAlN涂层和TiN/Al2O3/TiN涂层都可明显改善TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的耐磨性和切削寿命;相对于TiN/Al2O3/TiN涂层,CrAlN涂层具有更高的涂层硬度和粘着强度,但TiN/Al2O3/TiN涂层具有较大的涂层厚度,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具表现出更加优异的耐磨性和切削寿命。TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的磨损机制以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随有少量的粘结磨损。     

Ti-B-C-N系超硬涂层的研究进展

Ti-B-C-N系超硬涂层因具有优异的物理、化学、机械等综合性能而备受关注.介绍了Ti-B-C-N系超硬涂层的制备方法和近年来取得的研究成果,重点是TiB2、Ti-B-N、Ti-B-C-N单层膜和纳米复合膜的研究,并分析了纳米复合膜在使用过程中存在的问题,指出了其发展方向.     

MoS2软涂层刀具的基体材料优选及涂层制备

以常见的几种高速钢和硬质合金为基体材料，运用有限元软件分析了基体表面MoS2软涂层的残余热应力。结果表明：高速钢表面涂层的最大残余热应力小于硬质合金表面涂层的残余热应力；涂层与基体之间弹性模量和热膨胀系数等参数及沉积温度的差异是影响涂层残余热应力大小的主要因素。采用中频磁控溅射加离子束辅助沉积工艺制备了两种MoS2软涂层刀具并对其性能进行了测试，分析结果符合有限元计算的结论。     

对向平面双阴极磁控溅射装置及超硬涂层研究

本文介绍对向平面双阴极磁控溅射装置，同时作为一种制取超硬涂层的新方法，ＴＩＮ涂层的工艺亦在本文中作了讨论．     

（Ti,Al）N涂层耐磨性研究

本文用物理气相沉积方法在高速钢表面沉积了新型耐磨涂层材料(Ti,Al)N,研究了涂层工艺对涂层耐磨性的影响和(Ti,Al)N涂层的磨损特征。     

脉冲偏压对(Ti,Al)N/TiN/(Ti,Al)N多层复合涂层成分和硬度的影响

采用脉冲偏压多弧离子镀技术在Hss-Al高速钢上涂镀(Ti,Al)N/TiN/(Ti,Al)N多层复合涂层.所用设备为复合八阵弧离子镀膜生长系统.简要介绍了多层复合膜的镀层工艺过程.鉴于复合涂层中的Al含量对涂层的性能特别是抗磨损性能有极重要的影响,实验中重点考察了脉冲偏压幅对Al含量的影响.同时测试了复合涂层的vickers硬度与偏压幅值的关系.研究结果得出,随着脉冲偏压幅值的增加,涂层中Al含量先增加,然后减少,偏压幅值为-150v时,Al含量高达36.41at%;偏压幅与涂层显微硬度的关系有相似的规律,在偏压幅值为-150V时,7层复合膜的vickerB硬度达2750 MPa左右,10层复合膜的硬度约2880 MPa.     

CVD和PVD超硬涂层的研究进展

综述了金刚石、类金刚石碳、立方氮化硼以及碳－ 氮超硬涂层的一些新的研究进展,并着重对４ 种超硬涂层的制备研究作介绍。     

钛,锆,铝的二元,三元和四元氮化物工业镀膜

用于高速钢和渗碳硬质合金基体上的(Ti、Al)N、(Ti、Zr)N 和(Ti、Al、V)N 涂层,同化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)的 TiN 涂层相比,发现其耐磨性有所改进。用 Ti:Al 50:50%(重量比)的靶在高速钢钻头上制备(Ti、Al)N 涂层,在某些情况下,其性能比常规的 TiN 离子镀刀具提高到了3倍,而渗碳硬质合金基体上的涂层,能大大改进刀具的后刀面和月牙洼的磨损,根据切削条件,同 CVD 的 TiN/TiC 相比,其性能也提高到3倍。证实了新的多元硬质涂层制备工艺和涂层性能的基本关系,用平面磁控源和粉末冶金靶研制和试验了工业生产的离子镀沉积工艺。首先介绍了新涂层材料的基本研究和进展。其次描述了双阴极磁控源的溅射离子镀工艺的批炉型和直线型 PVD 涂层的工业应用。最后,通过对不同条件下涂层刀具的磨损试验,展现了多元新涂层的优异的耐磨性。     

调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能

为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^-6 mm³/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO₃,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具...     

纳米 TiO2涂层对 Al2O3微滤膜的改性研究

以硫酸钛、尿素为主要原料，采用均相沉淀法对α-Al2O3微滤复合膜进行了纳米TiO2的涂覆改性，着重考察了反应温度、反应物浓度与涂覆次数对改性作用的影响．实验结果表明，制备的TiO2改性涂层光滑致密，晶粒尺寸为10-15nm，使改性后的Al2O3微滤复合膜水通量提高了19％以上．用TEM、Zeta电位分析手段对改性涂层进行了测试分析，探讨了改性的机理．     

高速钢刀具多弧离子镀TiN涂层研究

本文结合了刀具　ＴｉＮ涂层多弧离子镀设备（美国多弧设备公司－Ｍｕｌｔｉ－Ａｒｃａｃｕｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｃ．生产ＭＡＶ－３２型多弧离子镀设备）实际生产需要，在工艺允许范围内改变氮气压力、工件负偏压、靶源电流和基片温度，利用电子探针、Ｘ－射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜等分析仪器，对ＴｉＮ涂层进行了成分、相结构及显微组织分析研究，得出了比较切合实际的评价。     

金属陶瓷刀具及其表面处理的现状与展望

Ti(C,N)基金属陶瓷具有许多优良的性能.概述了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展历史,总结了陶瓷刀具和涂层陶瓷刀具的特点和应用现状,介绍了几种使用较多的涂层方法,最后简单展望了金属陶瓷涂层刀具的发展态势.     

TiN/Si3N4纳米晶复合膜的微结构和强化机制

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN/Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN/a-Si3N4模型有很大不同：复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0.5～0.7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面.进一步采用二维结构的TiN/Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约＜0.7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应.由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1.0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低.基于以上结果,本文对TiN/Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN/a-Si3N4模型的新解释.     

硬质合金粉末表面涂层陶瓷的刀具材料研制

用溶胶－凝胶法在硬质合金粉末表面涂覆了一层氧化铝陶瓷，涂层粉末经热压烧结后制得一种新型的涂层刀具材料。这种刀具材料的耐磨性与陶瓷材料接近，并且具有较高的强度和韧性，在切削高硬度材料时表现出良好性能，具有广阔的应用前景。     

金刚石涂层超精加工车刀的研制

使用热丝ＣＶＤ法研究了金刚石涂层生长速度、晶粒大小和结合强度与生长工艺参数的关系，在此研究基础上，选择氮化硅材料作为刀具基底材料，并优化生长工艺参数，使热丝ＣＶＤ法生长金刚石膜的速度提高到２０μｍ／ｈ，膜层平均晶粒度〈１μｍ，划痕临界载荷达到了５０Ｎ，然后进行内应力消除及机械研磨、抛光，这样制成的超精加工刀具有来加工铝合金部件。被加工件的表面不平度〈０．１μｍ，光洁度达到了△↓１２，加工光洁度与寿     

离子镀氮化钛涂层刀具通过鉴定

离子镀涂层刀具是国际上最新高速钢刀具,被称为高速钢刀具的一次革命.中国科学院金属研究所研制的氮化钛涂层刀具于1984年9月通过了技术鉴定. 鉴定认为,空心阴极离子镀刀具涂层技术完全满足工具涂层要求,涂层性能可靠,涂层工具明显提高了寿命,提高了产品成品率及工件表面光洁度.金属所的该项技术在国内居于领先地位,具有大的经济效益.建议进一步扩大试生产,并加快成果的推广.     

TiAlN涂层材料的制备及性能研究

采用独立靶材在YG6硬质合金上以电弧离子镀工艺制备了TiAlN涂层,研究了钛靶弧流对涂层的微观形貌、成分和性能的影响,对TiAlN涂层的膜基结合强度及高温抗氧化性能进行了测试分析,并将TiAlN涂层的YG6硬质合金刀具与未涂层的YG6硬质合金刀具对T12工模具钢(50HRC)进行对比切削试验。结果表明:钛靶弧流为60～70A时,涂层具有较理想的表面结构,膜基结合力较好,可达44N;钛靶电流对涂层中N含量的影响不大,对Al及Ti含量有较明显的影响。在干式切削条件下,TiAlN涂层刀具的使用寿命是未涂层刀具的3倍。     

钛溶胶-凝胶/有机硅树脂复合膜层抗高温氧化性能的研究

探讨了将含有Mo、Cr、Si元素的钛溶胶－凝胶与有机硅树脂以不同比例混合,并在不锈钢表面涂覆成为复合膜层的制备技术。对涂层性能实验表明：钛溶胶－凝胶／有机硅树脂复合涂层较纯溶胶－凝胶涂层具有较好的热稳定性,且复合膜层在800℃的高温下具有优良的抗高温国氧化性能,而且可以避免不锈钢材料在含氯离子的溶液中发生点蚀的现象。