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等離子體涂層技術在模切刀數控刀具 pcd刀具的發展趨勢

       工業發達國家涂層刀具已占80%以上,其CNC機床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具。涂層刀具已成為現代刀具的重要標志。常用的刀具涂層工藝有化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。作為部分相互競爭的沉積技術,兩種工藝互有優缺點。CVD硬質涂層工藝主要用于硬質合金鍍膜,通常在較高溫度下操作,如果使用特殊前驅體可允許較低反應溫度。但是,由于環境保護和復雜亞穩定薄膜合成時熱力學需要,這種方法受到限制。與CVD法相比,PVD法對環境更加友好,在熱力學上更適合沉積三元和四元多組分超硬薄膜;這種方法常常在較低沉積溫度下操作,可以在不影響基體材料性能條件下對其進行鍍膜。

       涂層刀具的發展趨勢是:沉積工藝復合化(復合表面處理技術,如等離子體輔助CVD)、薄膜組成多元化(由TiN、TiC二元薄膜向TiAIN、TiCN、TiAI)CN等多元薄膜發展)、薄膜結構多層化(由TiN、TiC等單層向TiC-Al2O3-TIN等多層薄膜發展)、薄膜組成和顯微結構梯度化、薄膜晶粒納米化(“五化”)。為了提高刀具的性能,采用等離子體對硬質合金刀具和陶瓷刀具進行表面改性。在優化工藝下,與傳統PVD、CVD方法相比,涂層硬度更高、膜基結合力更強,所得硬質合金TiN涂層刀具甚至可以直接加工硬度HRC62以上的淬硬鋼,涂層刀具比未涂層刀具切削性能提高2~10倍,為金屬切削用刀具表面改性開辟了一條新途徑。

       等離子體涂層技術能將刀具基材高強度、高韌性和涂層高硬度、高耐磨性相結合,可提高刀具的耐磨性而不降低其韌性,有效地解決刀具材料的硬度、耐磨性和抗彎強度、沖擊韌性之間的矛盾,成為刀具改性的有效途徑之一。隨著世界經濟的分工與發展,中國逐步崛起為制造業大國,為我國刀具行業的發展帶來了空前的機遇和廣闊的舞臺:另一方面,經濟發展和科技進步,特別是航空航天、軍事、汽車、能源、模具和電子等工業的發展,對制造業提出了更加嚴峻的挑戰。

       高硬高強難加工材料使用越來越多、稀有刀具原材料資源接近枯竭、能源短缺價格攀升、環境污染越來越嚴重,要求發展吸收了現代信息技術、自動化技術與現代管理技術優秀成果的優質、高效、低耗、清潔、敏捷制造并有理想技術經濟效果的先進制造技術。相應地對刀具技術也提出了更高標準,要求進一步提高刀具切削性能、精度、效率和可靠性,安全、環保;實現高速切削、硬切削、干切削、精密和超精密切削、微細切削甚至虛擬切削。

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