常州浩克工具有限公司：涂层高速钢刀具与涂层硬质合金刀具

 

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涂层高速钢刀具

 

 

 

高速钢刀具的表面涂层是采用物理气相沉积（PVD）方法，在适当的高真空度与温度环境下进行气化的钛离子与氮反应，在阳极刀具表面上生产TiN。其厚度由气相沉积的时间决定，一般为2~8um，对刀具的尺寸精度影响不大。

新的镀膜设备使用纳米真空复合离子镀膜工艺，控制在500°C环境下进行。一般刀具涂覆TiN硬膜，厚度约2um。涂层表面结合牢固，呈金黄色，硬度可高达2200HV，有较高的热稳定性，与钢的摩擦因素较低。

涂层高速钢刀具的切削力、切削温度约下降25%，切削速度、进给量、刀具寿命显著提高，即使刀具重磨后其性能仍优于普通高速钢，适合在钻头、丝锥、成形铣刀、切齿刀具上广泛应用。

除TiN涂层外，新的涂层工艺镀膜功能较多，典型的有：TiN、TiC、TiCN、TiAlN、AlTiN、DLC(diamond-like coating)、CBC(carbon-based coating)。

(1)TiAlN高性能涂层

紫罗兰~黑色，耐热温度达800°C，可适用高速加工。在基体为65HRC的高速钢上涂2.5~3.5um厚，刀具寿命比TiN明显提高约1~2倍。

(2)AlTiN高铝涂层

耐热温度达800°C，有高硬度、高耐热性，适合对硬材料加工。

(3)TiCN复合涂层

蓝~灰色，耐热温度达400°C，有高韧性，可用于丝锥、成形刀具。

(4)TiAlCN复合涂层

耐热温度达500°C，有高韧性、高硬度、高耐热性、低摩擦性能，适合制造铣刀、钻头、丝锥。可加工60HRC的高硬度材料。

(5)DLC涂层

耐热温度400°C，适用于加工硬木材的成形刀具。

 

 

 

 

 

02

 

涂层硬质合金刀具

 

涂层硬质合金刀具早在20世纪60年代已出现。采用化学气相沉积（CVD）工艺，在硬质合金表面涂覆一层或多层（5~13um）难熔金属碳化物。涂层合金有较好的综合性能，基体强度韧性较好，表面耐磨、耐高温。但涂层硬质合金刃口锋利程度与抗崩刃性不及普通硬质合金。目前硬质合金涂层刀片广泛用于普通钢材的精加工、半精加工及粗加工。涂层材料主要有TiC、TiN、TiCN、Al2O3及其复合材料。

 

 

 

硬质合金刀片CVD涂层工艺，目前较普通的涂层结构是：TiN-Al2O3-TiCN-基体。

 

TiC涂层具有很高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，切削时能产生氧化钛薄膜，降低摩擦因数，减少刀具磨损。一般切削速度可提高40%左右。TiC与钢的粘结温度高，表面晶粒较细，切削时很少产生积屑瘤，适合于精车。TiC涂层的缺点是线胀系数与基体差别较大，与基体间形成脆弱的脱碳层，降低了刀具的抗弯强度。因此，在重切削、加工硬材料或带夹杂物的工件时，涂层易崩裂。

 

TiN涂层在高温时能形成氧化膜，与铁基材料的摩擦因数较小，抗粘结性能好，能有效地降低切削温度。TiN涂层刀片月牙洼及后刀面磨损能力比TiC涂层刀片强。适合切削钢与易粘刀的材料，加工表面粗糙度较小刀具寿命较高。此外，TiN涂层抗热振性能也较好。缺点是与基体结合强度不及TiC涂层而且涂层厚时易剥落。

 

TiC-TiN复合涂层：第一涂层TiC，与基体粘结牢固不易脱落。第二涂层TiN，减少表面层与工件的摩擦。

 

TiC-Al2O3复合涂层：第一涂层TiC，与基体粘结牢固不易脱落。第二层涂Al2O3，使表面层具有良好的化学稳定性与抗氧化性能。这种复合涂层像陶瓷刀那样高速切削，寿命比TiC、TiN涂层刀片高，同时又能避免陶瓷刀的脆性、易崩刃的缺点。

 

目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。

 

涂层硬质合金是一种复合材料，基体是强度、韧性较好的合金，而表层是高硬度、高耐磨、耐高温、低摩擦因数的材料。这种新型材料有效地提高了合金的综合性能，因此发展很快。广泛适用于较高精度的可转位刀片、车刀、铣刀、钻头、铰刀等。