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刀具涂层材料的分类及应用

发布时间:2020-08-27
  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
 

表一 常见涂层材料的特征及应用
 
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 航空航天零件、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 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、应用于航空航天的零部件

 
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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