塗層硬質合金類型——單層及多元塗層
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- 分類:鎢的知識
- 發佈於:2016-01-05, 週二 17:14
- 作者 xiaobin
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自從塗層硬質合金技術發展以來,塗層的類型也產生了多樣化,較為突出的如單層多元複合塗層、多層塗層、梯度塗層、納米塗層、超硬塗層以及軟塗層等等。
1.單層以及多元複合塗層
目前,氮化鈦(TiN)以及碳化鈦(TiC)時出現較早並且使用較為廣泛的兩種單層塗層,其具有硬度大、耐磨損性能優良等優點。但是其也有一個無法避免的問題就是基體與塗層之間存在著較大的彈性模量以及熱膨脹係數的差距,會在一定程度上削弱兩者的結合力以及殘餘應力。因此,在此基礎上添加各種不同元素使之形成多元塗層材料,從而提高塗層硬質合金的各項綜合性能。如今在生產實踐中較為多見的有Ti(C,N)、TiAlN幾種多元複合塗層。此外還有一些其他元素的加入,會在不同方面提高塗層硬質合金的性能,如矽(Si)元素可提高材料的硬度以及防止化學擴散作用,鋯(Zr)、硼(B)、釩(V)以及鉿(Hf)可顯著改善材料的耐磨損性能,鉻(Cr)元素的加入可提高材料的抗氧化性能。
以Ti(C,N)塗層為例,其同時具有TiC和TiN兩種塗層的優點,應用在硬質合金刀具上後可顯著改善硬度和韌性,阻止內部裂紋擴散,減少崩刃的情況,對於塗層本身減少了內應力,提高了塗層與基體間的結合力。根據車削實驗結果表明,對比單層塗層的TiC、TiN、Al2O3,複合塗層Ti(C,N)具有更好的抗刀面磨損性能以及抗月牙窪磨損性能更加適用於硬質合金刀具對普通鋼、合金鋼、不銹鋼以及鑄鐵等材料的加工,其切削效率可得到大幅度提高。
而TiAlN複合塗層材料具有很好的熱硬性以及抗氧化能力被廣泛應用於高速硬質合金刀具以及金屬陶瓷刀具塗層材料。目前主要的採用技術是陰極電弧離子鍍-物理氣相沉積(Cathodic Arc Ion Plating – Physical Vapor Deposition)。其具有組織結構緻密度高、微觀硬度高(增加35%-76%)、韌性高的優點,適合於高速鋼、合金鋼等高性能材料的高速銑削,且其使用壽命相比TiN單元單層塗層提高了3-4倍。
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