刀具涂层材料的分类及应用
发布时间：2023-02-10
刀具PVD涂层的合理应用，不能仅根据涂层的成分和是否具有高的硬度、韧性、抗氧化性来选择，必须从实际的切削工况及不同的切削条件进行综合考虑，以达到获得最大经济效益的目的。如车削加工、钻削加工、铣削加工、螺纹加工，不同的加工方法有不同的加工特点，依据不同的加工特点来考虑刀具涂层的硬度、高温抗氧化性、韧性、薄膜致密性等哪个应该为首选因素。
在金属切削加工刀具中，有许多经过镀膜技术处理的涂层刀具，如在刀具上涂覆金黄色的TiN、ZrN涂层，在切削刀具覆盖黑色或灰色的TiC、CrN涂层，在铣刀、钻头等工具上涂覆古铜色的TiAlN涂层等一系列各种颜色的涂层刀具。刀具涂层材料的分类方法较多，即可以根据涂层材料的性质来分，也可以根据材料的种类及制备方法、应用、化学构成来分，表1是常见涂层材料的特征及应用情况。表2是按照化学键的种类对涂层材料进行归纳分类。
涂层刀具实物图片
| 涂层材料 | 基体材料 | 主要特征 | 应用领域 |
| TiN、TiC、Al2O3、TiCN、 TiAlCN | 硬质合金、高速钢 | 硬度高耐磨损 | 适合碳素钢、不锈钢、高强度钢加工 |
| Al、W、Ti、Ta、Mo、Al2O3、Si3N4、Ni-Cr、BN | 不锈钢、耐蚀合金钢、Mo合金等 | 耐高温抗氧化 | 飞行器零件、汽轮机叶片、喷嘴、排气管、某些工业耐热构件 |
| TiN、TiC、Al2O3、Cr7C3、Ni-Cr、Fe-Ni-Cr-P-B非晶等 | 有色金属、钢、不锈钢等 | 耐腐蚀 | 化工管道、汽车、飞机、轮船等构件、紧固件表面防护 |
| TiN、TiC、TaN、ZrN、Cr7C3、Al2O3、Al、Ag、Ti、Au、Cu、Ni、Cr、Ni-Cr等 | 陶瓷、铝、钢、不锈钢、塑料、黄铜、塑料、玻璃、纸等 | 美化装饰包装 | 饰品、眼镜、表壳、表带、灯具、五金零件、配件、包装材料表面金属化等 |
| Ta-Al、TiSi2、MoSi2、WSi2、Re、TaSi2、Ag-Al-Ge等 | 玻璃、合金、陶瓷、Si片等 | 电子器件导体膜 | 隧道及电子发射器件、薄膜电阻及引线等 |
| GdCo、GdFe、Co-Cr、MnBi、Co-Zr-Nb非晶涂层 | 合金、塑料 | 磁性材料及磁性记录介质 | 磁头材料、磁记录、磁阻器件、等 |
| SiO2、Y2O3、ZnS、Si3N4、Al2O3 | 玻璃等 | 显示器膜 | 液晶显示、荧光显象管、等离子显示 |
| Pb-Sn、MoS2、Cu-Ad、MoTe2、MoS2-BN、Ag-MoS2等 | 高温合金、轴承钢、结构合金等 | 润滑作用 | 超低温、高温、工作在无油润滑条件下、应用于飞行器的零部件 |
表二 涂层材料的分类
| 离子键型 | 共价键型 | 金属键型 |
| Al、Ti、Zr、Be的氧化物等。如：Al2O3、TiO2、ZrO2、BeO、HfO。 | 金刚石、硼化物及Al、B、Si的氮化物等。如：AlN、B4C、SiC、CBN、Si3N4。 | 硼化物及过渡族金属的氮化物、碳化物等。如：TiB2、TiC、VC、ZrC、TiN、WC、CrN。 |
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