在本工具每周中，我們重點(diǎn)介紹硬質(zhì)合金工具涂層知識。歡迎瀏覽我公司的涂裝工具。

涂層類型

氮化鈦（TiCN）

涂層的硬度高于TiN涂層。由于碳含量的增加，TiCN涂層的硬度提高了33%，其硬度范圍約為hv3000-4000（取決于制造商）。

CVD金剛石涂層

與PVD涂層工具相比，CVD金剛石涂層工具的壽命增加了10到20倍。金剛石涂層刀具的高硬度使得切割TiNg的速度是非涂層刀具的2-3倍。 CVD金剛石氧化溫度是指涂層開始分解時的溫度值。氧化溫度越高，高溫下對TiNg的切割越有利。

盡管室溫下TiAlN涂層的硬度可能低于TiCN涂層，但已證明TiAlN涂層在高溫下比TiCN涂層有效得多。 TiAlN涂層可以在高溫下保持其硬度的原因是，它可以在刀具和切屑之間形成一層氧化鋁，從而可以將熱量從刀具傳遞到工件或切屑。

與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的cutTiNg速度通常更高，這使TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層。 pvdtialn涂層石材工具通常用于硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀，是切削有色金屬和非金屬材料的理想選擇。

工具表面的硬膜材料具有以下要求

①硬度高，耐磨性好；

②化學(xué)性能穩(wěn)定，與工件材料無化學(xué)反應(yīng)；

③耐熱，耐氧化，低摩擦系數(shù)，與基體的牢固附著性等。單一涂料很難滿足上述技術(shù)要求。

從最初的單一TiN涂層和TiC涂層開始，涂層材料的開發(fā)經(jīng)歷了tic-a120o3-TiN復(fù)合涂層，TiCN，TiAlN和其他多組分復(fù)合涂層的開發(fā)階段。現(xiàn)在，新開發(fā)了TiN / NbN，TiN / CN等多組分復(fù)合膜材料，大大提高了工具涂層的性能。

涂料選擇標(biāo)準(zhǔn)

在帶涂層的cutTiNg工具的制造過程中，通常根據(jù)涂層的硬度，耐磨性，高溫抗氧化性，潤滑性和粘附性進(jìn)行選擇，其中涂層的氧化與cutTiNg溫度最直接相關(guān)。

氧化溫度是指涂層開始分解時的溫度值。氧化溫度值越高，高溫下切割TiNg越有利。盡管室溫下TiAlN涂層的硬度可能低于TiCN涂層，但已證明TiAlN涂層在高溫下比TiCN涂層有效得多。

TiAlN涂層可以在高溫下保持其硬度的原因是，它可以在刀具和切屑之間形成一層氧化鋁，從而可以將熱量從刀具傳遞到工件或切屑。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的cutTiNg速度通常更高，這使TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層。硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常使用這種PVD TiAlN涂層。

從應(yīng)用技術(shù)的角度來看：除了切割溫度，切割深度，切割速度和冷卻液也會影響工具涂層的應(yīng)用效果。

通用涂料的開發(fā)

TiN is the most mature and widely used hard coating material. At present, the use rate of TiN coated high-speed steel tools in developed countries has accounted for 50% – 70% of high-speed steel tools, and the use rate of some complex tools that can not be reground has exceeded 90%.

由于現(xiàn)代金屬切削TiNg工具的高技術(shù)要求，TiN涂層越來越無法適應(yīng)。 TiN涂層的抗氧化性差。當(dāng)溫度達(dá)到500℃時，薄膜明顯被氧化和燒蝕，其硬度不能滿足需要。 TIC具有更高的顯微硬度，因此該材料具有更好的耐磨性。同時，它與基材具有牢固的粘合力。在制備多層耐磨涂層時，通常將tic用作與基材接觸的底層薄膜。它是涂層工具中非常常見的涂層材料。

隨著TiCN和TiAlN的發(fā)展，涂層工具的性能得到了提高。 TiCN可以減少涂層的內(nèi)部應(yīng)力，提高涂層的韌性，增加涂層的厚度，防止裂紋擴(kuò)展，并減少切割的TiNg邊緣塌陷。將TiCN設(shè)置為涂層工具的主要耐磨層時，可以顯著提高工具壽命。

TiAlN具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗氧化性和耐磨性。當(dāng)加工高合金鋼，不銹鋼，qinalloy和鎳合金時，其使用壽命是TiN涂層工具的3-4倍。如果TiAlN涂層中的Al濃度很高，則在切割TiNg的過程中會在涂層表面形成一層不合格的Al2O3薄層，從而形成硬質(zhì)惰性保護(hù)膜。涂層刀具可以更有效地用于高速切削TiNg。摻有氧的鈦氮碳化鈦具有較高的顯微硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，可產(chǎn)生與tic deca12o3復(fù)合涂層相同的效果。微信進(jìn)行金屬加工，含量好，值得關(guān)注。

在上述硬膜材料中，顯微硬度HV可以超過50gpa的有三種：金剛石膜，CBN和氮化碳。

Many diamond films are required to be deposited at 600 ℃ – 900 ℃, so this technology is often used to deposit diamond films on the surface of cemented carbide tools. The commercialization of diamond carbide tools is a great achievement of coating technology in recent years.

CBN的硬度和導(dǎo)熱率僅次于金剛石。它具有出色的熱穩(wěn)定性，加熱到1000℃時不會氧化。 CBN對黑色金屬具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。與鉆石不同，CBN不適合鋼加工。可廣泛用于鋼鐵產(chǎn)品的精加工和磨削。

除了出色的耐磨性，CBN涂層還可以以很高的切割TiNg速度加工耐熱鋼，鈦合金和淬火鋼。它還可以切割高硬度的硬質(zhì)和冷軋輥，碳摻雜的淬火材料和Si Al合金，并且刀具磨損非常嚴(yán)重。 CVD和PVD是在低壓氣相中合成CBN膜的主要方法。 CVD包括化學(xué)傳輸PCVD，熱線輔助加熱PCVD，ECR-CVD等； PVD包括反應(yīng)性離子束沉積，主動反應(yīng)性蒸發(fā)，激光輔助沉積等。在CBN合成技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用中，仍有很多工作要做，包括反應(yīng)機(jī)理和成膜過程，等離子體診斷和質(zhì)譜分析，確定最佳工藝條件，開發(fā)高效設(shè)備等

氮化碳的硬度可以達(dá)到或高于金剛石。氮化碳合成的成功是分子工程的杰出例子。氮化碳作為一種超硬材料，有望具有許多其他有價值的物理和化學(xué)特性，而氯化碳的研究已成為世界材料科學(xué)領(lǐng)域的熱門話題。