表面塗層硬質合金

表面塗層硬質合金是通過化學氣相沉積(CVD)等方法，在硬質合金刀片的表面上塗覆耐磨的TiC或TiN、HfN、Al2O3等薄層，形成表面塗層硬質合金。這是現代硬質合金研製技術的重要進展。1969年，西德克虜伯公司和瑞典山特維克公司研製的TiC塗層硬質合金刀片初次投入市場。1970年後，美國、日本和其他國家也都開始生產這種刀片。三十餘年來，塗層技術有了很大的進展。塗層硬質合金刀片由第一代、第二代已發展到第三代、第四代產品。

塗層硬質合金刀片一般均製成可轉位的式樣。用機夾方法裝卡在刀杆或刀體上使用。它具有以下優點：
1)由於表層的塗層材料具有極高的硬度和耐磨性，故與未塗層硬質合金相比，塗層硬質合金允許採用較高的切削速度，從而提高了加工效率；或能在同樣的切削速度下大幅度地提高刀具耐用度。
2)由於塗層材料與被加工材料之間的摩擦係數較小，故與未塗層刀片相比，塗層刀片的切削力有一定降低。
3)塗層刀片加工時，已加工表面品質較好。
4)由於綜合性能好，塗層刀片有較好的通用性。一種塗層牌號的刀片有較寬的適用範圍。

硬質合金塗層最常用的方法是高溫化學氣相沉積法(簡稱HTCVD法)，是在常壓或負壓的沉積系統中，將純淨的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等氣體或蒸氣，按沉積物的成分，將其中的有關氣體，按一定配比均勻混合，依次塗到一定溫度(一般為1000℃～1050℃)的硬質合金刀片表面，即在刀片表面沉積TiC、TiN、Ti(C，N)或Al2O3或它們的複合塗層。反應方程式概括如下：
TiCl4+CH4+H2→TiC+4HCl+H2
TiCl4+½N2+2H2→TiN+4HCl
TiCl4+CH4+½N2+H2→Ti(C，N)+4HCl+H2
2A1Cl3+3CO2+3H2→Al2O3+3CO+6HCl

用PCVD(等離子體化學氣相沉積)法在硬質合金刀片表面進行塗層也得到應用，因塗層工藝溫度較低(700°～800°)，故刀片的抗彎強度降低的幅度較小，對銑刀片比較適宜。

塗層前，基體刀片表面須淨化，切削刃部位應鈍化。塗層後，因塗層材料與基休材料的線膨脹係數存在差異，故塗層刀片表面不可避免地產生殘餘張應力而使刀片抗彎強度降低。通常用TiC薄層先塗在基體表面上，因TiC的線膨脹係數與基體材料最接近；外面再塗TiN、Al2O3等。過去，單塗層材料均用TiC，雙層塗層材料多用TiC/TiN、TiC/Al2O3等，三層塗層材料多用TiC/Ti(C，N)/TiN、Tic/Al2O3/TiN等。近年，隨著基體材料的改進，塗層材料也有用TiN墊底的，即TiN/TiC/TiN等塗層材料還有HfN、MoS2等。


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