涂层资料分析

涂层资料须具有硬度高、耐磨性好、化学功用安稳、不与工件资料发作化学反应、耐热耐氧化、冲突因数低，以及与基体附着牢固等要求。显然，单一的涂层资料很难满意上述各项要求。所以硬质涂层资料已由开始只能涂单一的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，加上新式的抗塑性变形基体，在改进涂层的耐性、涂层与基体的结合强度、进步涂层耐磨性方面有了重大进展。现在，又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术，全面进步了刀具的功用。 
工艺最老练和运用最广泛的硬质涂层资料是TiN，但TiN与基体结合强度不及TiC涂层，涂层易脱落，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两种资料的长处，它在涂覆过程中可通过接连改动C、N的成份操控TiCN性质，并构成不同成份的多层结构，可下降涂层的内应力，进步耐性，增加涂层的厚度，阻挠裂纹的扩展，削减崩刃。所以，现在出产的一些刀片，如瑞典Sandvik公司引荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、我国株洲硬质合金厂出产的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资料，用它加工工件时的资料切除率可进步2~3倍。 
TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几年来开发的硬质涂层新资料。TiAlN涂层刀片已商品化。它的化学安稳性和抗氧化磨损功用好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿数可比TiN涂层高3~4倍。此外，TiAlN涂层中如果有适宜的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的慵懒保护膜，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功用资料而规划的。CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软资料，化学安稳性好，不产生粘屑。TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不只具有高的耐性和硬度，而且冲突因数也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削功用显着优于TiN。 
德国某公司开发了Supernitride涂层系列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝量，可构成安稳的氧化层(氧化温度达1000℃)，它比一般的TiAlN涂层更硬、更细密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢。 
此外，纳米超薄膜涂层工艺已日趋老练。据报道，日本某公司推出了一种高速强力型钻头，它是在耐性好的K类(WC+Co)硬质合金基体上交互涂覆了1,000层TiN和AlN超薄膜涂层，涂层厚度约2.5μm。运用表明，该钻头的抗弯强度与断裂耐性可大幅度进步，其硬度则与CBN相当，刀具寿数可进步2倍左右。该公司还开宣布ZX涂层立铣刀，超薄膜镀层数达2,000层，每层厚度约1nm，用该立铣刀加工60HRC的高硬度资料，刀具寿数远高于TiCN和TiAlN涂层刀具。第八届我国国际机床博览会(CIMT2003)上，瑞士某公司推出的纳米结构涂层(AITiN/SiN) 立铣刀，其涂层硬度为45GPa，氧化温度1100℃，切削比照实验表明，其寿数比TiN涂层立铣刀高3倍，比TiAlCN涂层立铣刀高2倍。除上述AITiN/SiN、TiAlCN新涂层外，还有特定功用的涂层，如MoS2、DLC润滑涂层，其冲突因数小(0.05)，适于涂覆丝锥、钻头等刀具，可改进排屑功用，或许作为复合涂层的外表涂层，削减切屑的粘结。