现代刀具涂层制备技术的研究现状

刀具涂层是一种机床工具行业的重要材料,其性能直接影响数控机床的机械加工精度.概述了刀具涂层材料的特点、要求及涂层制备技术的发展,分析了化学气相沉积法、物理气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法及溶胶-凝胶法等几种涂层制备方法的优缺点.结合国内外刀具涂层的研究现状及发展趋势,指出在大力发展化学气相沉积涂层和物理气相沉积涂层技术的同时,开发两者相结合的新型工艺,推动国内刀具涂层技术的快速发展.     

微细钻铣刀具表面涂层制备及应用研究进展(Ⅰ)

在微细钻铣刀具上进行涂层制备是有效提高微切削质量与加工效率的方法。金刚石涂层、类金刚石涂层和过渡族金属碳/氮化物涂层在微细钻铣刀具上得到了广泛应用,而应用于传统大直径刀具上的硼化物涂层、氧化物涂层等,在微细钻铣刀具上的应用仍处于开发阶段。刀具表面涂层制备技术主要有物理气相沉积技术、化学气相沉积技术和原子层沉积技术。本文从微细钻铣刀具出发,综述了各种制备方法的特点,介绍了近年来在刀具前处理、涂层晶粒直径、沉积参数控制及刀具夹具设计等关键技术点上的研究进展,对微细钻铣刀具表面涂层的制备具有指导意义。伴随着微细钻铣刀具涂层制备技术的优化更新,涂层材料和涂层结构的不断发展,使得刀具涂层的最高硬度和使用温度不断提高。     

超硬纳微米 PVD 涂层技术在刀具领域的应用及研究进展

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事PVD技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米PVD涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过HRC55以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。     

切削铸铁的复合刀具及涂层刀具

介绍了复合材料的特点和影响铸铁材料切削性能的因素.切削铸铁的复合刀具包括:PCBN刀具、氧化物复合刀具、氧化物/碳化物复合刀具和金属陶瓷复合刀具.切削铸铁的复合刀具涂层的制备方法可以是气相沉积、电火花沉积和离子注入.     

CVD金刚石涂层工艺对硬质合金立铣刀铣削CFRP性能的影响

传统硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料（CFRP）时磨损严重,需在其上沉积金刚石薄膜涂层。在相同的硬质合金立铣刀基体上,改变沉积工艺,获得3种分别覆有粗晶、细晶和复合晶等不同CVD金刚石薄膜的刀具。用扫描电镜观察分析3种涂层的表面形貌。在相同条件下,用3种刀具切削CFRP并分析其刀具磨损机理。结果表明:复合晶工艺的金刚石涂层硬质合金立铣刀耐磨性最好、使用寿命最长,约为粗晶金刚石涂层铣刀的1.35倍、细晶金刚石涂层铣刀的1.59倍,更适合于CFRP材料的铣削加工。      

高温抗氧化硬质TiAlN镀膜工艺及其应用

氮化铁、碳化钛和氧化铝硬质涂层是广泛用于改善高速钢和硬质合金刀具使用性能和产量的涂层材料，然而在三元氯化物方面研究得还很少。本文主要研究在我所原有的3FJ－40A三极反应溅射氮化钛设备上制备TiAlN三元氮化物涂层的工艺及涂层的成份、性能及其应用。一、简介用PVD法（物理气相沉积法）沉积的TiN薄膜已被确认对高速钢切削刀具、成形刀具是非常有用的，且作为耐磨耐腐蚀的表壳、表带及眼镜架装饰镀膜也非常有用。用离子效应沉积薄膜的各种方法在工业上都获得了成功。我所的TiN涂层设备及工艺在工业生产上也获得了可观的效果。但…     

微米、纳米及微/纳米复合金刚石涂层的切削性能研究

利用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法在硬质合金上制备纳米、微米以及微/纳米复合金刚石涂层,并进行了切削对比试验。通过测试已加工材料的表面粗糙度和金刚石涂层刀具前、后刀面磨损,对比分析了不同金刚石涂层的切削性能,同时总结了CVD金刚石涂层刀具的失效形式及机理。结果表明:纳米金刚石涂层刀具切削加工后的表面粗糙度值最小,Ra=0.942μm;微米金刚石涂层刀具切削加工表面粗糙度值最大,Ra=1.631μm;纳米涂层刀具的后刀面磨损最大,约为微米涂层的2倍,复合涂层的5倍;微/纳米复合金刚石涂层刀具膜/基结合力高,前、后刀面的金刚石涂层没有出现脱落,且刀具的磨损量较少;金刚石涂层刀具的主要失效形式是涂层的过早脱落,其失效主要是由金刚石涂层的残余应力大、涂层化学纯度低、内部产生微裂纹多,以及切削时表面粗糙度高、切削力大和刀具积屑瘤普遍等原因引起的。     

金属陶瓷切削刀具的耐磨涂层

沉积耐磨涂层的常规化学气相沉积和物理气相沉积方法已被证明不能有效地提高以Ｎｉ￣Ｍｏ基粘结剂粘结的ＴｉＣ基或ＴｉＣＮ基金属陶瓷的使用寿命，因为粘结剂与涂层之间会发生强烈的反应。现已开发了一种金属陶瓷切削刀具沉积碳化铬基多层涂层的新方法。这种方法包括真空处理 基体和沉积由碳化铬上层和碳化物层和基体之间Ｎｉ基中间层组成的涂层。经涂层的金属陶瓷可转位刀片的耐磨性由于涂层的独特结构及其优异性能而得到明显提高     

新型PVD刀具涂层——AlCrN

TiAlN和AlTiN是将Al元素沉积到TiN中而形成的PVD刀具涂层。迄今为止，通过增加TiAlN、AlTiN涂层中的铝含量，从而增强刀具涂层的耐高温性能和硬度，一直是刀具制造商和涂层公司关注的重大技术课题。自1995年以来，人们一直在持续不断地研究和改进相关的气相沉积工艺。到2000年，TiAlN和AlTiN涂层中铝元素与钛元素的成分比例已从原来的1：2提高到3：2，即铝含量已从33％增加到60％。     

切削刀具的涂层处理

引言切削刀具耐磨涂层的应用已经风行了近二十年。起初,在高速钢工具上使用金黄色的氮化钛(TiN)涂层扩大了刀具的使用范围,使能允许高的机械加工速度。当镶嵌硬质合金切削刀具达到其最大效能时,表面涂层可以再次大大增加这种刀具的使用范围,同时明显提高硬质合金刀具的使用寿命和零件表面的光洁度,并降低了产品的成本。对硬质合金刀具进行耐磨涂层的最常用工艺是化学气相沉积(CVD)。近几年来,像阴极溅射,离子注入等其它工艺也一直在试验,且取得了一些进展。切削刀具涂层处理的选择取决于几个因素。理想的做法是寻求基体材料和所采用的涂层的最佳性能配合。对要涂层的硬质合金     

硬质合金刀具表面化学气相沉积TiC过程的控制

分析了硬质合金刀具化学气相沉积TiC涂层的基本工艺和设备,应用S7-200实现沉积过程反应物流量、温度等参数的可靠控制。应用表明,组建的S7-200控制系统精度高,能实现硬质合金TiC涂层的重复沉积,并通过PLC的程序控制,能较好的复现优质涂层的沉积工艺,实现对硬质合金刀具基体表面质量的改性控制。     

氮化钛涂层模具的使用

早在70年代,刀具工业就使用化学气相沉积法(CVD),对刀具进行涂复,取得了很好效果。该方法涂复时温度高达1000℃以上,得到的涂层厚,亦适宜于模具的涂复。后来发展了物理气相沉积法(PVD),涂复时温度低于500℃以下,可以得到致密等轴涂层,具有优异的粘着特性,在模具涂复方面很值得深入研究。     

氮化钛涂层刀具及其应用

涂层刀具是当今世界流行的刀具表层处理新工艺。氮化钛涂层尤为突出，它是用物理气相沉积的方法在刀具的表层获得扩散界面的氮化钛陶瓷涂层，该涂层表面具有高硬度、耐磨、摩擦系数小等特点。近几年经我国一些厂家的应用，表现出明显的优点，取得很可观的经济效益，值得推广应用     

基于刀具底部散热方式的HFCVD法沉积金刚石涂层刀具温度场的仿真优化

用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)制备金刚石涂层刀具时,衬底温度对金刚石涂层分布的均匀性有重要影响。利用仿真软件ANSYS中的FLUENT模块,对GAMBIT中建立的三维HFCVD批量刀具反应模型进行分析,并运用耦合热传导、热对流、热辐射等3大传热方式对该模型衬底温度分布情况进行仿真预测,对影响涂层分布均匀性的刀具底部支撑台材料散热方式进行分析、优化。仿真结果显示:相较于传统的铜质支撑台和石墨支撑台,热导率小的陶瓷材料支撑台的刀体平均温差最小,为37.82 ℃,比采用铜材料为支撑台时的刀体平均温差降低了45 ℃,更有利于制备膜厚、质量均匀的CVD金刚石涂层刀具。      

WC—8．0％Co基底上微波等离子化学气相沉积金刚石膜

了基片预处理和工艺参数对微波等离子化学气相沉积金刚石涂层WC－8．0％Co刀质量的影响,研究了提高成核密度和沉积速率的方法,用SEM,XRD,激光Raman光谱分析了金刚石涂层质量,用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况,结果表明,在1：3的稀盐酸中酸洗15min后氨水浸泡10min的基片处理方法能有效地抑制金属钴的溢出,从而提高金刚石涂层的质量,并且使刀具使用寿命提高10倍以上。     

高钴硬质合金基底上化学气相沉积金刚石膜的研究

通过采用二步浸蚀法对硬质合金(WC-Co12％)刀具进行预处理，应用微波等离子化学气相沉积装置，在经二步浸蚀法预处理过的硬质合金上沉积出高质量和结合力强的金刚石涂层。研究了提高涂层附着力的基体预处理方法，用SEM、XRD、激光Raman光谱分析了涂层质量，用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况，结果表明二步浸蚀基体预处理方法能有效地降低基体表面金属钴的含量，消除沉积过程中Co的负面影响，从而提高金刚石涂层的附着力，使刀具使用寿命明显提高。     

三极平面磁控反应溅射离子镀沉积TIN工艺及其在工模具上的应用

一、前言用物理气相沉积的方法,在工模具表面镀覆一层超硬的金属陶瓷薄膜(如 TiN,TiCAl_2O_3等),可以成倍的提高工模具的寿命,还可以提高刀具的切削速度,和加工高硬度的工件,因此该项技术发展迅速,在国外镀层刀具的使用量已占所有刀具的30～50%,个别工业发达的国家已达50～70%,并且还在增加中。磁控溅射是物理气相沉积工艺中     

低合金高速钢的物理气相沉积技术应用与发展

简述了低合金高速钢的应用和物理气相沉积技术的发展现状,介绍了物理气相沉积技术在低合金高速钢的应用情况,提出物理气相技术用于低合金高速钢刀具是目前发展刀具材料的重要发展方向之一.     

豪泽公司研发第二代HIPIMS＋涂层技术

物理气相沉积（PVD）涂层工艺主要是通过电弧蒸发作用或磁控溅射作用来实现涂层在刀具表面的沉积。荷兰的PVD和等离子体辅助CVD涂层技术开发商——豪泽技术涂层公司（Hauzer Techno Coating BV）正在尝试用其第二代高能激发磁控溅射（HIPIMS＋）涂层技术对PVD涂层工艺进行创新变革。     

CVD金刚石涂层刀具在石材铣削中的磨损特性研究

为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表面粗糙度随后刀面磨损面积的变化规律,总结刀具磨损机理。实验结果表明:金刚石涂层刀具切削寿命高于未涂层硬质合金刀具;金刚石刀具的磨损周期可以分为初始磨损区、稳定磨损区和加剧磨损区3个阶段,其中甲烷浓度为1%的金刚石涂层刀具寿命较长,切削性能稳定;金刚石涂层刀具的磨损机理主要包括裂纹作用下的涂层剥落、涂层内部晶间断裂和粘结磨损,其中裂纹作用下的膜-基涂层剥落磨损为刀具失效的主要磨损机制。