刀具塗層的特性

　　刀具“鎧（kǎi）裝”，即（jí）刀具（jù）塗層。眾所周知，刀具表麵塗層技術是應市場需求而發展起來的一項優質表麵改性技術，由於該項技（jì）術可使（shǐ）切削（xuē）刀具獲得優良的綜合機械（xiè）性能，不（bú）僅可有效地提高刀具使用壽命，而且還能大幅度地提（tí）高機械加工效率，因此該項技術已與材料、加（jiā）工工藝並稱為切削刀具製造的三大（dà）關鍵技術。為滿足現（xiàn）代（dài）機械加工高（gāo）效率、高精度、高（gāo）可靠性的（de）要（yào）求，世界各國都十分注重塗層技術的發展。

　　依據（jù）不同應用場合選擇正確的刀具塗層是確保高效加工最重要的因素之一。正（zhèng）確選擇塗層可以降低每個項目或每件成本，因為這樣可以降低摩擦;減少熱漲冷縮，降低切削力;提（tí）高進給速度和轉速;改善工（gōng）件表麵（miàn）質最並降低停機時間。針對某（mǒu）特定應（yīng）用場（chǎng）合選擇正確的塗層可能是件複雜而（ér）費勁的工（gōng）作。市場上可以見到的（de）每種塗層都有其（qí）優缺（quē）點（diǎn），而選擇不當則會縮（suō）短（duǎn）刀（dāo）具壽命並使問題（tí）雪上加霜。

　　目前已有許多種刀具塗層可供選擇，包括PVD塗（tú）層、CVD塗層（céng）以及交替塗覆PVD和CVD的複合塗層等，從刀具製造商或塗層供應商那裏（lǐ）可以很容易地獲得這些（xiē）塗層。本文將介（jiè）紹一些刀具塗層共有（yǒu）的屬性以及一些常用的PVD、CVD塗層（céng）選擇方案。在確定選用何種塗層對於切削加（jiā）工最為有益時，塗層（céng）的每一種特性都（dōu）起著十分重要的作用。

　　(1)硬度

　　塗層帶來的（de）高表麵硬度（dù）是提高刀具壽命的最佳方式之一。一般而言，材料或（huò）表麵的硬度越高，刀具（jù）的壽命越長。氮碳化鈦(TiCN)塗層比（bǐ）氮化鈦(TiN)塗層具有更高的硬度。由於增加了（le）含碳量（liàng），使TiCN塗層的硬度提高了33%，其硬度變化範圍約為Hv3000～4000(取決於製造（zào）商)。表麵硬度（dù）高達Hv9000的（de）CVD金剛（gāng）石塗層（céng）在刀具（jù）上的應用（yòng）已較為成熟，與PVD塗層刀具相比，CVD金剛石塗層（céng）刀具的壽命提高了10～20倍。金剛石塗層的高硬度和切削速度可比未塗層刀具提高2～3倍（bèi）的（de）能力使其成為非鐵族材料切削加工的不錯選擇。

　　(2)耐磨性

　　耐磨性是指塗層（céng）抵抗磨損的能力。雖然某些工件材料本身硬度可能並不太高，但在生（shēng）產過程中添加的元素和采用的工藝可（kě）能會引起（qǐ）刀具（jù）切削刃崩裂或磨（mó）鈍。

　　(3)表麵潤滑性

　　高摩擦係數會增加切削熱（rè），導致塗層壽命（mìng）縮短甚（shèn）至失效。而降低摩（mó）擦係數可以（yǐ）大大延長刀具壽命。細膩光滑或紋理規則的塗層表麵有助於（yú）降低切削熱，因（yīn）為光滑的表麵可使切屑迅（xùn）速滑離前刀麵而減少熱量（liàng）的產生。與未塗（tú）層刀具相比，表麵潤滑性更好的塗層刀具還能（néng）以更高（gāo）的（de）切削速度進行加（jiā）工，從而進一步避免與工件材（cái）料發生（shēng）高（gāo）溫熔（róng）焊。

　　(4)氧化溫度

　　氧化溫度（dù）是指塗層開始分解時的溫度值。氧化溫度（dù）值（zhí）越（yuè）高，對在高溫條（tiáo）件下的切削加工（gōng）越有利。雖然TiAlN塗層的常溫硬度也許低於TiCN塗層（céng），但事實（shí）證明它在高溫加工中要比TiCN有（yǒu）效得（dé）多。TiAlN塗層在高溫下仍（réng）能保（bǎo）持其硬度的原因在於可在刀具（jù）與切屑之間形成一層氧化鋁，氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件（jiàn）或切屑。與高速鋼刀具相比，硬質（zhì）合金刀具的切削（xuē）速度（dù）通常更高，這就使TiAlN成為硬質（zhì）合金刀具的首選（xuǎn）塗層（céng），硬質合金鑽頭和立銑刀通常采用（yòng）這種PVDTiAlN塗層。

　　(5)抗（kàng）粘結性

　　塗層的（de）抗粘結性可防止或減輕刀具與被加工材料發生（shēng）化學反應（yīng），避免工件材料沉積在刀具上。在（zài）加工非鐵族金屬(如鋁、黃（huáng）銅等)時，刀具上經常會產生積屑瘤(BUE)，從而造成刀具崩刃或（huò）工件尺寸（cùn）超差。一旦被加工材料開（kāi）始（shǐ）粘附在刀具（jù）上（shàng），粘附就會不斷擴大（dà）。例如，用成型絲（sī）錐加工鋁質工件時，加工完每個孔後絲錐上粘附的鋁都會增加，以至最後使得絲錐直徑變得（dé）過大，造成工（gōng）件尺（chǐ）寸超差報廢。具有良（liáng）好（hǎo）抗粘結性的塗層（céng）甚至在冷卻液性能不良或濃度不足的（de）加工場合也能起到很好（hǎo）的作用。

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