涂层刀具简介

前言

   刀具材料对于加工效率,加工成本,加工质量及耐用性有很大的影响.随著机械加工高速高效率的要求,及被加工的素材有高硬度难切削的发展,涂层刀具TiC在1969年被研究开发后,1980年代有快速的发展实用化

发展简述

   涂层刀具,是刀具发展过程中一项重要进展,主要改善,且提升刀具耐磨性,高硬度,耐腐蚀等特性,同时解决了刀具材料中硬度耐磨与强度韧性之间矛盾的方法.涂层刀具是在一些韧性较好的硬直合金钢或是高速钢刀具上涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物.常用的涂覆材料有TiC TiNAI2O3 .首次应用在硬质合金刀具上涂覆一层TiC,随后又发展出2层涂覆TiN-AL2O3 每次新的开发,可将切削速度向上进一步提升,之后又有3层TiC- AL2O3 -TiN 涂层,4层5层..也陆续出现,同时切削速度又向上提升,达到高速化的要求,且与不涂层的刀具比较可提高刀具寿命1-3倍.

涂层方法

   常用的涂层方法有CVD(化学蒸著法)PVD(物理蒸著法) CVD(化学蒸著法)是利用气体化学反应以约1000°C的温度被覆 PVD(物理蒸著法)是将被覆层的主成分金属蒸发离子化,与气体反应而在负极处理的母材被覆(约500°C)在高速钢刀具涂层大多为TiN 常用的方法为PVD,一般用在钻头,牙攻铣刀等刀具,涂层厚度只有几μm,涂层硬度可达约70HRc,相当于一般硬质合金钢的硬度, 硬质合金钢的涂层是在韧性较好的硬质合金上涂覆一层耐磨,难熔化的金属化合物,一般采用CVD法.

涂层刀具

   涂层刀具被覆层只有约几μm上下的厚度,所以不可能所有的切削性能只靠被覆层表现,母材的特性对刀具性能也有很大的影响.被覆层,材质,层数的改良提升,使刀具性能提高的是母材表面的特性.被覆,涂层后,可以增加耐磨性及耐热性,但同时也造成母材抗弯强度的减少,为了改善此一缺失在被覆层与母材间加上一层中间层,同时刀具可依据其用途,来选用母材,如,为了强化母材的金属韧性,可将其周围部CO浓度含量提高来改善,所以涂层刀具使用在何种金属切削上,会因不同的刀具制造商,使用不同的母材及母材的硬度特性变化而有所不同.

结语

   刀具涂层技术将会更进步,更多元的涂层材料,及应用将会被开发.而涂层刀具也必须适材适性,才能在适当的切削条件下发挥最高的性能.