20世纪80年代初,TiN物理气相沉积(PVD)涂层用于高速钢刀具,有人认为涂层刀具的出现是工具材料发展中的一次革命。涂层技术是提高切削效率、降低加工成本的有效方法,现在涂层技术的费用已比初期下降1/2~2/3,工业发达国家涂层刀具在切削刀具中占70%~80%。根据2004年公布的年鉴资料,在欧美日本等制造技术先进的国家,PVD涂层技术在各种刀具中所占比例:齿轮刀具为90%,拉刀为40%,立铣刀为45%,丝锥为50%,钻头为45%。
目前国内PVD涂层高速钢刀具主要用于齿轮刀具及套装麻花钻。国内主要齿轮刀具厂均拥有PVD设备,齿轮刀具中涂层刀具已占60%以上。
随着切削加工向高速切削、强力切削和干式切削的迅速发展,对刀具的切削性能的要求越来越高,刀具涂层技术迅速发展。巴尔查斯(Balzers),涂层公司开发的TiAlN+AlCrN基BALINTALDURA涂层,其显微硬度达到3300HV,最高工作温度超过1100℃。山特维克(SANDVIK)公司推出的4μm厚的PVD涂层内有多达数千层的超多层涂层构造。
切削刀具涂层技术的发展趋势如下:(www.xing528.com)
1)膜系的多元化,除TiC、TiN涂层外,还有多元涂层,目前应用最多的Ti、A1、N三元涂层。另外一个发展趋势就是由单层涂层向多层涂层发展,近来的发展是纳米涂层的开发和应用,以及超硬材料涂层的开发。
2)工艺组合的多样化。首先是由单层涂层发展成多层涂层,CVD与PVD的工艺结合,预渗氮(离子渗氮)和PVD的工艺组合工艺等已获得商业应用。同时,梯度涂层和纳米涂层复合工艺等也获得普遍应用。
3)涂层设备的发展是整机的高度集成化,结构的模块化和运作的智能化。不仅实现了设备现代化,同时可满足适时技术升级的需要,工艺日趋个性化,调节灵活,具有高稳定性和高可靠性。
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