使用涂层刀具有5个主要原因:①增加耐磨性;②提高抗氧化性能;③减小摩擦;④提高抗金属疲劳性能;⑤增加抗热冲击性。
当按照设计要求正确使用恰当的刀具涂层时,***终用户就能达到提高切削参数、延长刀具寿命的目的,并有可能实现干式切削加工。
刀具涂层方法
有两种主要的刀具涂层方法:CVD(化学气相沉积)法和PVD(物理气相沉积)法。每种方法都有自身的优势和劣势。
CVD涂层是***早出现、也是***常见的涂层方法,已经沿用多年。CVD法是在一个化学反应容器内加热基体,并将基体暴露于气流之中。这些气体在被加热的基体表面分解,形成一层涂层。一般而言,CVD涂层需要的温度约为1,000℃左右。
一种常见的CVD涂层是采用三种气体四氯化钛(TiCl4)、氢气(H2)和氮气(N2)来产生氮化钛(TiN)+氯化氢(HCl)。HCl是该工艺的二次产物,必须按照严格的环保法规进行处理。
CVD法的优势包括极佳的涂层粘附性,以及涂层分布的均匀性。CVD法的缺点是:涂层时的高温会对基体产生不利影响,适用的涂层材料不多(因为涂层材料是以气态形式提供的),以及工艺循环时间长。
PVD涂层是一种相对较新的刀具涂层方法,在刀具行业正变得日益流行。PVD法是在真空环境中,将涂层材料从材料源(靶材)经过传送空间转移到基体上。该方法采用加热或电源供能的方式,将涂层材料气化,然后使气化的材料附着在基体上。
PVD法的优势是适用的涂层材料范围较广,工艺温度相对较低(450℃左右),允许对锋利的切削刃进行涂层。该方法的缺点是:内表面涂层比较困难(涂层时,要求从涂层材料到基体必须处在一条直线上),对基体表面要求较高。
主要的涂层工艺
PVD法有两种主要的工艺,可用于在不同的基体上进行涂层:一种是电弧法(电弧放电);另一种是溅射法(阴极溅射)。这两种方法都有一个额外的优点:涂层炉比较支持免费打样