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先端丝锥采用复合涂层技术优点

2021-07-26

涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低,以及与基体附着牢固等要求。显然,单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3,进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型的抗塑性变形基体,在改善先端丝锥涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术,全面提高了先端丝锥的性能。


工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN,但TiN与基体结合强度不及TiC涂层,涂层易剥落,且硬度也不如TiC高,在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。TiC涂层有较高的硬度与耐磨性,抗氧化性也好,但其性脆,不耐冲击。TiCN兼有TiC和TiN两种材料的优点,它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成份控制TiCN性质,并形成不同成份的多层结构,可降低涂层的内应力,提高韧性,增加涂层的厚度,阻止裂纹的扩展,减少崩刃。所以,目前生产的一些刀片,如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料,用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。


TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几年来开发的硬质涂层新材料。TiAlN涂层刀片已商品化。它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好,用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的先端丝锥寿命可比TiN涂层高3~4倍。此外,TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度,切削时在先端丝锥前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜,该膜有较好的隔热性,可更有效地用于高速切削。例如,美国Kennametal公司推出的H7刀片,系TiAlN涂层,是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。CrN是一种无钛涂层,适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料,化学稳定性好,不产生粘屑。TiAlCrN是一种梯度结构涂层,不仅具有高的韧性和硬度,而且摩擦因数也较小,适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种先端丝锥,切削性能明显优于TiN。

先端丝锥

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