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浅谈钨钢锯片的涂层与发展

编辑:张家港市威尔马精密工具有限公司时间:2019-10-30

  在相对较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂层刀具,是切削刀具发展的一次革新。钨钢锯片铣刀涂层刀具与未涂层刀具比较,具有显着的优越性:明显降低摩擦系数,改进刀具外表的摩擦学功能和排屑能力;明显进步耐磨性和抗冲击耐性,改进刀具的切削功能,进步加工功率和刀具寿数;进步刀具外表抗氧化功能,使刀具可以接受更高的切削热,有利于进步切削速度及加工功率,并扩大了干切削的应用规模。在先进制造业中,80%以上的硬质合金刀具及高功能高速钢刀具都选用了外表涂层技能,而CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。

  钨钢锯片涂层技能自从问世以来,对刀具技能的改进和加工技能起到了越来越重要的作用,现已成为现代刀具的标志。涂层刀具是通过在耐性较好的硬质合金基体或高速钢基体上,涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的,使刀具功能发生了巨大的改变。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等,其中TiC的硬度比TiN高,抗磨损功能更好。对硬质合金,一般选用化学气相沉积法(CVD),层积温度为1000℃;而对高速钢刀具,钨钢锯片,一般选用物理气相沉积法(PVD),层积温度在500℃左右。

  跟着涂层工艺的日益老练和不断发展,从开端的单一涂层,进入到开发多元、多层、梯度、纳米涂层的新阶段。就现在PVD技能的发展情况,涂层薄膜结构大体可以分为单一涂层、复合涂层、梯度涂层、多层涂层、纳米多层涂层、纳米复合结构涂层[3]。

  复合涂层是由各种不同功能或特性的涂层薄膜组成的结构,也称为复合涂层结构膜,其典型涂层为现在的硬涂层加软涂层,每层薄膜各具不同的特征,从而使涂层具有更好的综合功能。

  梯度涂层是指涂层成分沿着薄膜成长方向逐步改变,这种改变可以是化合物各元素份额的改变,如TiAlCN中Ti、Al含量的改变,也可以由一种化合物逐步过渡到另一种化合物,如CrN逐步过渡到CBC碳基涂层。

  多层涂层由多种功能各异的薄膜叠加而成,每层膜化学组成根本稳定。现在在实际应用中多有2种不同膜组成,由于所选用的工艺存在差异,各膜层的尺度也不尽相同,一般由十几层薄膜组成,每层薄膜尺度大于几十纳米,具有代表性的有AlN TiN、TiAlN TiN涂层等。与单层涂层比较,多层涂层可有效改进涂层组织情况,按捺粗大晶粒组织成长。

  纳米多层涂层结构与多层涂层类似,仅仅各层薄膜的尺度为纳米数量级,又可称为超显微结构。理论研讨证实在纳米调制周期内(几纳米至几十纳米),与传统的单层膜或一般多层膜比较,此类薄膜具有超硬度、超模量效应,其显微硬度预计可以超过40GPa,并且在相当高的温度下,薄膜仍可保存非常高的硬度。

  正因为涂层刀具既有硬度很高、化学稳定性好、摩擦系数小的表层,不易产生扩散磨损,同时又有基体的耐性,因而切削力、切削温度都较低,可以明显进步刀具的切削功能。因而,涂层刀具已成为现代切削刀具的主流,西方工业发达地区使用的涂层刀具占可转位刀片的份额已由20世纪80年代的26%上升到现在的90%,新式数控机床所用的刀具中80%左右是涂层刀具。美国数控机床上使用的硬质合金涂层刀片的份额为80%;瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70%以上。我国涂层刀具起步晚,但进步快,其涂层网点遍布全国。有不少城市都有自己的涂层中心,并接受对外加工业务。

  我国从1970年代初就开端进行CVD涂层技能研讨,80年代中期,我国的CVD涂层技能就现已进入实用化水平,其工艺水平也到达国际水平。整体而言,国内CVD涂层技能水平与国际水平相差不大。但我国1980年初才开端研讨PVD涂层技能,现在国外钨钢锯片PVD涂层技能已发展到第四代,而国内还处于第二代水平,且仍以单层TiN涂层为主。

整体钨钢锯片

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