2022年行業(yè)分析國內(nèi)外切削刀具涂層技術(shù)的發(fā)展綜述

國內(nèi)外切削刀具涂層技術(shù)的發(fā)展綜述切削刀具表面涂層技術(shù)是近幾十年應(yīng)市場需求進(jìn)展起來的材料表面改性技術(shù)。采納涂層技術(shù)可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具獲得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，從而大幅度提高機(jī)械加工效率。因此，涂層技術(shù)與材料、切削加工工藝一起并稱為切削刀具制造領(lǐng)域的三大關(guān)鍵技術(shù)。

為滿意現(xiàn)代機(jī)械加工對高效率、高精度、高牢靠性的要求，世界各國制造業(yè)對涂層技術(shù)的進(jìn)展及其在刀具制造中的應(yīng)用日益重視。我國的刀具涂層技術(shù)經(jīng)過多年進(jìn)展，目前正處于關(guān)鍵時(shí)期，即原有技術(shù)已不能滿意切削加工日益提高的要求，國內(nèi)各大工具廠的涂層設(shè)備也到了必需更新?lián)Q代的時(shí)期。因此，充分了解國內(nèi)外刀具涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展趨勢，瞄準(zhǔn)國際涂層技術(shù)先進(jìn)水平，有方案、按步驟地進(jìn)展刀具涂層技術(shù)（尤其是pvd技術(shù)），對于提高我國切削刀具制造水平具有重要意義。

2．國外刀具涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展趨勢

刀具涂層技術(shù)通?？煞譃榛瘜W(xué)氣相沉積（cvd）技術(shù)和物理氣相沉積（pvd）技術(shù)兩大類，分別評(píng)述如下。

2.1國外cvd技術(shù)的進(jìn)展

二十世紀(jì)六十年月以來，cvd技術(shù)被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具的表面處理。由于cvd工藝氣相沉積所需金屬源的制備相對簡單，可實(shí)現(xiàn)tin、tic、ticn、tibn、tib2、al2o3等單層及多元多層復(fù)合涂層的沉積，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度較高，薄膜厚度可達(dá)7～9μm，因此到八十年月中后期，美國已有85%的硬質(zhì)合金工具采納了表面涂層處理，其中cvd涂層占到99%；到九十年月中期，cvd涂層硬質(zhì)合金刀片在涂層硬質(zhì)合金刀具中仍占80%以上。

盡管cvd涂層具有很好的耐磨性，但cvd工藝亦有其先天缺陷：一是工藝處理溫度高，易造成刀具材料抗彎強(qiáng)度下降；二是薄膜內(nèi)部呈拉應(yīng)力狀態(tài)，易導(dǎo)致刀具使用時(shí)產(chǎn)生微裂紋；三是cvd工藝排放的廢氣、廢液會(huì)造成較大環(huán)境污染，與目前大力提倡的綠色制造觀念相抵觸，因此自九十年月中期以來，高溫cvd技術(shù)的進(jìn)展和應(yīng)用受到肯定制約。

八十年月末，krupp.widia開發(fā)的低溫化學(xué)氣相沉積（pcvd）技術(shù)達(dá)到了有用水平，其工藝處理溫度已降至450～650℃，有效抑制了η相的產(chǎn)生，可用于螺紋刀具、銑刀、模具的tin、ticn、tic等涂層，但迄今為止，pcvd工藝在刀具涂層領(lǐng)域的應(yīng)用并不廣泛。九十年月中期，中溫化學(xué)氣相沉積（mt-cvd）新技術(shù)的消失使cvd技術(shù)發(fā)生了革命性變革。mt-cvd技術(shù)是以含c/n的有機(jī)物乙腈（ch3cn）作為主要反應(yīng)氣體、與ticl4、h2、n2在700～900℃下產(chǎn)生分解、化學(xué)反應(yīng)生成ticn的新工藝。采納mt-cvd技術(shù)可獲得致密纖維狀結(jié)晶形態(tài)的涂層，涂層厚度可達(dá)8～10μm。這種涂層結(jié)構(gòu)具有極高的耐磨性、抗熱震性及韌性，并可通過高溫化學(xué)氣相沉積（ht-cvd）工藝在刀片表面沉積al2o3、tin等抗高溫氧化性能好、與被加工材料親和力小、自潤滑性能好的材料。mt-cvd涂層刀片適于在高速、高溫、大負(fù)荷、干式切削條件下使用，其壽命可比一般涂層刀片提高一倍左右。

目前，cvd（包括mt-cvd）技術(shù)主要用于硬質(zhì)合金車削類刀具的表面涂層，涂層刀具適用于中型、重型切削的高速粗加工及半