刀具涂層材料的分類及應用
發布時間：2023-02-10
刀具PVD涂層的合理應用，不能僅根據涂層的成分和是否具有高的硬度、韌性、抗氧化性來選擇，必須從實際的切削工況及不同的切削條件進行綜合考慮，以達到獲得最大經濟效益的目的。如車削加工、鉆削加工、銑削加工、螺紋加工，不同的加工方法有不同的加工特點，依據不同的加工特點來考慮刀具涂層的硬度、高溫抗氧化性、韌性、薄膜致密性等哪個應該為首選因素。
在金屬切削加工刀具中，有許多經過鍍膜技術處理的涂層刀具，如在刀具上涂覆金黃色的TiN、ZrN涂層，在切削刀具覆蓋黑色或灰色的TiC、CrN涂層，在銑刀、鉆頭等工具上涂覆古銅色的TiAlN涂層等一系列各種顏色的涂層刀具。刀具涂層材料的分類方法較多，即可以根據涂層材料的性質來分，也可以根據材料的種類及制備方法、應用、化學構成來分，表1是常見涂層材料的特征及應用情況。表2是按照化學鍵的種類對涂層材料進行歸納分類。
涂層刀具實物圖片
| 涂層材料 | 基體材料 | 主要特征 | 應用領域 |
| TiN、TiC、Al2O3、TiCN、 TiAlCN | 硬質合金、高速鋼 | 硬度高耐磨損 | 適合碳素鋼、不銹鋼、高強度鋼加工 |
| Al、W、Ti、Ta、Mo、Al2O3、Si3N4、Ni-Cr、BN | 不銹鋼、耐蝕合金鋼、Mo合金等 | 耐高溫抗氧化 | 飛行器零件、汽輪機葉片、噴嘴、排氣管、某些工業耐熱構件 |
| TiN、TiC、Al2O3、Cr7C3、Ni-Cr、Fe-Ni-Cr-P-B非晶等 | 有色金屬、鋼、不銹鋼等 | 耐腐蝕 | 化工管道、汽車、飛機、輪船等構件、緊固件表面防護 |
| TiN、TiC、TaN、ZrN、Cr7C3、Al2O3、Al、Ag、Ti、Au、Cu、Ni、Cr、Ni-Cr等 | 陶瓷、鋁、鋼、不銹鋼、塑料、黃銅、塑料、玻璃、紙等 | 美化裝飾包裝 | 飾品、眼鏡、表殼、表帶、燈具、五金零件、配件、包裝材料表面金屬化等 |
| Ta-Al、TiSi2、MoSi2、WSi2、Re、TaSi2、Ag-Al-Ge等 | 玻璃、合金、陶瓷、Si片等 | 電子器件導體膜 | 隧道及電子發射器件、薄膜電阻及引線等 |
| GdCo、GdFe、Co-Cr、MnBi、Co-Zr-Nb非晶涂層 | 合金、塑料 | 磁性材料及磁性記錄介質 | 磁頭材料、磁記錄、磁阻器件、等 |
| SiO2、Y2O3、ZnS、Si3N4、Al2O3 | 玻璃等 | 顯示器膜 | 液晶顯示、熒光顯象管、等離子顯示 |
| Pb-Sn、MoS2、Cu-Ad、MoTe2、MoS2-BN、Ag-MoS2等 | 高溫合金、軸承鋼、結構合金等 | 潤滑作用 | 超低溫、高溫、工作在無油潤滑條件下、應用于飛行器的零部件 |
表二 涂層材料的分類
| 離子鍵型 | 共價鍵型 | 金屬鍵型 |
| Al、Ti、Zr、Be的氧化物等。如：Al2O3、TiO2、ZrO2、BeO、HfO。 | 金剛石、硼化物及Al、B、Si的氮化物等。如：AlN、B4C、SiC、CBN、Si3N4。 | 硼化物及過渡族金屬的氮化物、碳化物等。如：TiB2、TiC、VC、ZrC、TiN、WC、CrN。 |
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