刀具涂层材料的分类及应用

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

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	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。