In dieser Werkzeugwoche konzentrieren wir uns auf das Wissen über die Beschichtung von Hartmetallwerkzeugen. Willkommen beim St?bern in Beschichtungswerkzeugen unseres Unternehmens.

Art der Beschichtung

Titannitrid (TiCN)

Die H?rte der Beschichtung ist h?her als die der TiN-Beschichtung. Durch die Erh?hung des Kohlenstoffgehalts erh?ht sich die H?rte der TiCN-Beschichtung um 33% und ihr H?rtebereich liegt bei etwa hv3000-4000 (je nach Hersteller).

CVD-Diamantbeschichtung

Im Vergleich zu PVD-beschichteten Werkzeugen wird die Lebensdauer von CVD-Diamant-beschichteten Werkzeugen um das 10- bis 20-fache erh?ht. Die hohe H?rte von diamantbeschichteten Werkzeugen macht die Schnittgeschwindigkeit 2-3 Mal h?her als die von unbeschichteten Werkzeugen. Die Oxidationstemperatur von CVD-Diamant bezieht sich auf den Temperaturwert, bei dem sich die Beschichtung zu zersetzen beginnt. Je h?her die Oxidationstemperatur ist, desto günstiger ist das Schneiden bei hoher Temperatur.

Obwohl die H?rte der TiAlN-Beschichtung bei Raumtemperatur niedriger sein kann als die der TiCN-Beschichtung, hat sich gezeigt, dass die TiAlN-Beschichtung bei hoher Temperatur viel effektiver ist als die TiCN-Beschichtung. Der Grund, warum die TiAlN-Beschichtung ihre H?rte bei hohen Temperaturen beibehalten kann, liegt darin, dass sie eine Aluminiumoxidschicht zwischen Werkzeug und Span bilden kann, die W?rme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Span übertragen kann.

Im Vergleich zu Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl ist die Schnittgeschwindigkeit von Hartmetallwerkzeugen normalerweise h?her, was TiAlN zur bevorzugten Beschichtung für Hartmetallwerkzeuge macht. Die PVD-beschichteten Steinwerkzeuge werden normalerweise für Hartmetallbohrer und Schaftfr?ser verwendet und sind eine gute Wahl zum Schneiden von Nichteisen- und Nichtmetallmaterialien.

Das Hartfilmmaterial auf der Werkzeugoberfl?che hat die folgenden Anforderungen

① Hohe H?rte und gute Verschlei?festigkeit;

② Stabile chemische Eigenschaft, keine chemische Reaktion mit Werkstückmaterial;

③ Hitzebest?ndig und oxidationsbest?ndig, niedriger Reibungskoeffizient, feste Haftung mit der Matrix usw. Es ist schwierig, dass ein einzelnes Beschichtungsmaterial die obigen technischen Anforderungen erfüllt.

Die Entwicklung von Beschichtungsmaterialien hat die Entwicklungsstadien von tic-a12o3-TiN-Verbundbeschichtung, TiCN, TiAlN und anderen Mehrkomponenten-Verbundbeschichtungen von der ursprünglichen einzelnen TiN-Beschichtung und TiC-Beschichtung durchlaufen. Jetzt wurden die Mehrkomponenten-Verbundfolienmaterialien wie TiN / NbN, TiN / CN usw. neu entwickelt, was die Leistung der Werkzeugbeschichtung erheblich verbessert.

Die Auswahlkriterien für Beschichtungsmaterialien

Im Herstellungsprozess von beschichteten Schneidwerkzeugen wird sie im Allgemeinen nach H?rte, Verschlei?festigkeit, Hochtemperatur-Oxidationsbest?ndigkeit, Schmierf?higkeit und Haftfestigkeit der Beschichtung ausgew?hlt, von denen die Oxidation der Beschichtung am direktesten mit der Schnitttemperatur zusammenh?ngt .

Die Oxidationstemperatur bezieht sich auf den Temperaturwert, bei dem sich die Beschichtung zu zersetzen beginnt. Je h?her der Oxidationstemperaturwert ist, desto günstiger ist das Schneiden bei hoher Temperatur. Obwohl die H?rte der TiAlN-Beschichtung bei Raumtemperatur niedriger sein kann als die der TiCN-Beschichtung, hat sich gezeigt, dass die TiAlN-Beschichtung bei hoher Temperatur viel effektiver ist als die TiCN-Beschichtung.

Der Grund, warum die TiAlN-Beschichtung ihre H?rte bei hohen Temperaturen beibehalten kann, liegt darin, dass sie eine Aluminiumoxidschicht zwischen Werkzeug und Span bilden kann, die W?rme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Span übertragen kann. Im Vergleich zu Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl ist die Schnittgeschwindigkeit von Hartmetallwerkzeugen normalerweise h?her, was TiAlN zur bevorzugten Beschichtung von Hartmetallwerkzeugen macht. Hartmetallmei?el und Schaftfr?ser verwenden normalerweise diese PVD-TiAlN-Beschichtung.

Aus anwendungstechnischer Sicht: Neben der Schnitttemperatur k?nnen Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und Kühlschmierstoff die anwendungstechnische Wirkung der Werkzeugbeschichtung beeinflussen.

Entwicklung g?ngiger Beschichtungsmaterialien

TiN ist das ausgereifteste und am weitesten verbreitete Hartbeschichtungsmaterial. Gegenw?rtig macht die Nutzungsrate von TiN-beschichteten Schnellarbeitsstahlwerkzeugen in Industriel?ndern 50% – 70% von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen aus, und die Nutzungsrate einiger komplexer Werkzeuge, die nicht nachgeschliffen werden k?nnen, hat 90% überschritten.

Aufgrund der hohen technischen Anforderungen moderner Zerspanungswerkzeuge ist die TiN-Beschichtung zunehmend anpassungsf?hig. Die TiN-Beschichtung hat eine schlechte Oxidationsbest?ndigkeit. Wenn die Temperatur 500 ℃ erreicht, wird der Film offensichtlich oxidiert und abgetragen, und seine H?rte kann die Anforderungen nicht erfüllen. TIC hat eine h?here Mikroh?rte, sodass das Material eine bessere Verschlei?festigkeit aufweist. Gleichzeitig hat es eine feste Haftung mit dem Untergrund. Bei der Herstellung von mehrschichtigen verschlei?festen Beschichtungen wird Tic h?ufig als darunterliegender Film in Kontakt mit dem Substrat verwendet. Es ist ein sehr verbreitetes Beschichtungsmaterial in Beschichtungswerkzeugen.

Mit der Entwicklung von TiCN und TiAlN wurde die Leistungsf?higkeit beschichteter Werkzeuge verbessert. TiCN kann die innere Spannung der Beschichtung verringern, die Z?higkeit der Beschichtung verbessern, die Dicke der Beschichtung erh?hen, die Ausbreitung von Rissen verhindern und das Einbrechen der Schneidkante verringern. Wenn TiCN als Hauptverschlei?schutzschicht von beschichteten Werkzeugen eingesetzt wird, kann die Werkzeugstandzeit erheblich verbessert werden.

TiAlN hat eine gute chemische Stabilit?t, Oxidationsbest?ndigkeit und Verschlei?festigkeit. Bei der Bearbeitung von hochlegiertem Stahl, Edelstahl, Qinalloy und Nickellegierungen ist die Standzeit 3-4 Mal l?nger als die von TiN-beschichteten Werkzeugen. Wenn eine hohe Al-Konzentration in der TiAlN-Beschichtung vorhanden ist, bildet sich w?hrend des Schneidens eine dünne Schicht aus nicht konformem Al2O3 auf der Beschichtungsoberfl?che, die einen harten, inerten Schutzfilm bildet. Das beschichtete Werkzeug kann effektiver beim Hochgeschwindigkeitsschneiden verwendet werden. Mit Sauerstoff dotiertes Titanstickstoffcarbid ticno hat eine hohe Mikroh?rte und chemische Stabilit?t, die den gleichen Effekt wie die tic deca12o3-Verbundbeschichtung erzeugen kann. Wechat für die Metallverarbeitung, guter Inhalt, beachtenswert.

Unter den oben erw?hnten Hartfilmmaterialien gibt es drei Arten, deren Mikroh?rte HV 50 gpa übersteigen kann: Diamantfilm, CBN und Kohlenstoffnitrid.

Viele Diamantfilme müssen bei 600 ℃ – 900 ℃ abgeschieden werden, daher wird diese Technologie h?ufig verwendet, um Diamantfilme auf der Oberfl?che von Hartmetallwerkzeugen abzuscheiden. Die Kommerzialisierung von Diamant-Hartmetall-Werkzeugen ist eine gro?e Errungenschaft der Beschichtungstechnologie in den letzten Jahren.

CBN ist nach Diamant in H?rte und W?rmeleitf?higkeit an zweiter Stelle. Es hat eine ausgezeichnete thermische Stabilit?t und oxidiert nicht, wenn es auf 1000 ℃ erhitzt wird. CBN hat sehr stabile chemische Eigenschaften für Eisenmetalle. Anders als Diamant ist CBN nicht für die Stahlbearbeitung geeignet. Es kann in breitem Umfang beim Schlichten und Schleifen von Stahlprodukten eingesetzt werden.

Neben der hervorragenden Verschlei?festigkeit kann die CBN-Beschichtung auch hitzebest?ndige St?hle, Titanlegierungen und abgeschreckten Stahl mit recht hoher Schnittgeschwindigkeit bearbeiten. Es kann auch harte und kalte Walzen mit hoher H?rte, mit Kohlenstoff dotierte abgeschreckte Materialien und Si-Al-Legierungen mit sehr starkem Werkzeugverschlei? schneiden. CVD und PVD sind die wichtigsten Methoden zur Synthese von CBN-Filmen in der Niederdruck-Gasphase. CVD umfasst chemisches Transport-PCVD, Hei?draht-unterstütztes Erhitzen PCVD, ECR-CVD usw.; PVD umfasst reaktive Ionenstrahlplattierung, aktive reaktive Verdampfung, laserunterstützte Abscheidung usw. Es gibt noch viel zu tun in der Grundlagenforschung und Anwendung der CBN-Synthesetechnologie, einschlie?lich Reaktionsmechanismus und Filmbildungsprozess, Plasmadiagnose und massenspektrometrische Analyse, Bestimmung der besten Prozessbedingungen, Entwicklung von hocheffizienten Ger?ten usw.

Kohlenstoffnitrid kann eine H?rte bis zu oder über der von Diamant haben. Der Erfolg der Synthese von Kohlenstoffnitrid ist ein herausragendes Beispiel für Molecular Engineering. Als superhartes Material wird von Kohlenstoffnitrid erwartet, dass es viele andere wertvolle physikalische und chemische Eigenschaften besitzt, und die Untersuchung von Kohlenstoffchlorid ist weltweit zu einem hei?en Thema auf dem Gebiet der Materialwissenschaften geworden.