【木工刀具微课堂】（70）一一涂层技术！

　　涂层技术是20世纪60年代初发展起来的材料表面改性技术。它是通过一定的方法,在刀具基体上涂覆一薄层(5-12m)耐磨性很高的难熔金属(或非金属)化合物以提高刀具的耐用度、耐蚀性和抗高温氧化性。brbr

　　涂层技术通常可分为化学气相沉积( Chemical Vapor Deposition,缩写CvD)、物理气相沉积( Physical Vapor Deposition,缩写PVD)和等离子体增强化学气相沉积( PlasmaChemical Vapor Deposition,缩写PCVD)。化学气相沉积法出现在20世纪70年代,这种工艺是在1000℃高温的真空炉中通过真空镀膜或电弧蒸镀将涂层材料沉积在刀具基体表面,沉积一层15m厚的涂层大概需4个小时。物理气相沉积法与化学气相沉积法类似,只不过物理气相沉积是在500℃左右完成的。

　　物理气相沉积法最早应用在高速钢上,后来在硬质合金刀具上应用。物理气相沉积法与化学气相沉积法相结合可开发出新的涂层刀具,内层应用化学气相沉积法涂层,可以提供高的涂层与基体的黏结能力;外层应用物理气相沉积法平滑涂层,可降低刀具的切削力,使刀具可以应用在高速切削中。将上百层每层几个纳米厚的材料涂在刀具基体材料上称为纳米涂层,纳米涂层材料的每一个颗粒尺寸都非常小,因此晶粒边界非常长,从而具有很高的高温硬度、强度和断裂韧性。纳米涂层的维氏硬度可达2800-30004V,其耐磨性能比亚微米材料提高5%-50%。据报道,目前已开发出碳化钛和碳氮化钛交替的涂层且涂层数达到62层的涂层刀具,和400-2000层的 TiAIN-TiAIN/AI2O纳米涂层刀具。

　　涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物。涂层硬质合金一般采用化学气相沉积法(CVD),沉积温度在1000℃左右;涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法(PVD),沉积温度在500℃常用的沉积材料有TC,N,A12O等,TC的硬度比TN的高,其抗磨性也较好因此,对于要产生剧烈磨损的刀具,采用TC沉积材料为好。因为TN与金属的亲和力较小,润湿性能好,在空气中抗氧化的性能要比TC的好,所以在容易产生黏结的条件下采用TN沉积材料为好。在高速切削产生大量热的场合中,采用A2O3沉积材料为好,因为AL2O3在高温下有良好的热稳定性.

　　涂层刀具具有比基体更高的硬度,硬质合金基体上的TC涂层厚度一般为4-5m,其表层硬度可达2500-4200V。涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗黏结性能,这可提高刀具的热稳定性和排屑性能。涂层刀具具有较低的摩擦系数,这可降低刀具的切削力和切削温度,从而大大提高刀具的耐用度。此外,涂层硬质合金刀具的通用性很广,一层涂层刀片可替代多层未涂层刀片使用,因此这可以大大简化刀具的管理。近年来,随着机夹转位刀具的广泛使用,涂层硬质合金刀具也得到越来越多的应用。高速钢刀具一般都要重磨,重磨后的涂层刀具切削效果虽然有所降低,但仍比未涂层刀具的好.

　　涂层刀具虽然有上述优点,但由于其锋利性、韧性、抗剥落性和抗崩刃性能均不及未涂层刀片,故在小进给量切削、高硬度材料和重载切削时,还不太适用。