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PVD刀具涂层真空镀膜机镀膜技术原理介绍

2020-07-02

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      日常使用的刀具、滚齿刀、切削工具、拉刀、钻头等,都镀上了一层薄膜,即能改变使用寿命,也能改变性能,以及美观度等优势,那么PVD刀具涂层真空镀膜机镀膜刀具产品的原理是怎样的呢?下面汇成真空小编为大家详细介绍一下:


刀具涂层真空镀膜机



      TiAlN和AlTiN是将Al元素沉积到TiN中而形成的PVD刀具涂层。迄今为止,通过增加TiAlN、AlTiN涂层中的铝含量,从而增强刀具涂层的耐高温性能和硬度,一直是刀具制造商和涂层公司关注的重大技术课题。自1995年以来,人们一直在持续不断地研究和改进相关的气相沉积工艺。到2000年,TiAlN和AlTiN涂层中铝元素与钛元素的成分比例已从原来的1∶2提高到3∶2,即铝含量已从33%增加到60%。
 
       为了进一步提高涂层中的铝含量,总部位于列支敦士登的巴尔查斯(Balzers)涂层公司经过大量研究开发,发明了用铬元素取代钛元素的涂层技术,并于2004年推出了商品名为“BalinitAlcorna”的单层AlCrN涂层。AlCrN涂层的铝含量比一般的AlTiN涂层更高,适用于包括齿轮滚刀、立铣刀、铣刀片在内的多种高速钢和硬质合金刀具。此外,它也可以用于车削刀具,但仅限于耐热性和扩散稳定性极好的基体材料,如PCBN和Si3N4陶瓷。在EMOHannover2005展览会上,巴尔查斯公司又推出了商品名为“BalinitHelica”,专为孔加工刀具设计的多层AlCrN涂层。这种超光滑涂层可应用于任何硬质合金或高速钢钻头上,从而显著增强了钻头的耐磨性和剪切强度,并有利于提高钻头的排屑性能。
 
        为了进一步提高涂层中的铝含量,总部位于列支敦士登的巴尔查斯(Balzers)涂层公司经过大量研究开发,发明了用铬元素取代钛元素的涂层技术,并于2004年推出了商品名为“BalinitAlcorna”的单层AlCrN涂层。AlCrN涂层的铝含量比一般的AlTiN涂层更高,适用于包括齿轮滚刀、立铣刀、铣刀片在内的多种高速钢和硬质合金刀具。此外,它也可以用于车削刀具,但仅限于耐热性和扩散稳定性极好的基体材料,如PCBN和Si3N4陶瓷。在EMOHannover2005展览会上,巴尔查斯公司又推出了商品名为“BalinitHelica”,专为孔加工刀具设计的多层AlCrN涂层。这种超光滑涂层可应用于任何硬质合金或高速钢钻头上,从而显著增强了钻头的耐磨性和剪切强度,并有利于提高钻头的排屑性能。
 
       与其它涂层一样,AlCrN涂层的抗变形能力也取决于涂层材料的晶格形状。具有立方晶格的涂层能够保持很高的红硬性,即当涂层暴露于刀具/工件界面的切削高温中时仍能保持其高硬度。一旦涂层的晶体结构转变为六方晶格,就会因抗变形能力下降而使硬度降低。TiAlN涂层的硬度在约800℃时即大幅下降,AlTiN涂层在温度不到900℃时也会出现硬度降低的现象;而AlCrN涂层在温度达到1100℃时仍可保持其硬度。即使在1100℃的高温下,AlCrN涂层也能保护刀具基体不发生氧化。Balzers公司AlCrN系列涂层在50g核定负荷下的硬度水平可达到2800~3200HV。
 
        由于AlCrN涂层的高红硬性使其在极高的热负荷下仍可保持性能稳定,因此AlCrN涂层刀具比其它类型涂层刀具的加工性能更为优异,尤其在高速切削、干式(或准干式)切削加工条件下更具优势。例如,Balzers公司切削实验室进行的切削试验证明,当分别以200m/min和400m/min的切削速度对Ck45钢工件进行精铣加工时,AlCrN涂层铣刀的使用寿命远远高于TiAlN涂层铣刀。不过也有例外,在加工高硬度(≥54HRC)工件材料(如模具钢)时,AlTiN涂层的性能要优于AlCrN涂层(刀具寿命延长20%~40%,而刀具价格降低约25%)。但在加工硬度较低(<54HRC)的材料(如合金钢、铸铁)以及粘性较大的材料(如低碳钢、不锈钢)时,AlCrN涂层的切削效能则明显高于AlTiN涂层(在切削速度和进给量相当的情况下,刀具寿命可提高25%~100%)
 
       此外,AlCrN涂层也被推荐用于加工产生长切屑的工件材料(如不锈钢),这是因为长切屑在成形时与刀具的前刀面有更多接触,刀具与工件接触程度的增加会产生大量切削热。而AlCrN涂层的摩擦系数较小,可降低刀具与切屑之间的粘附性,起到减少切削热的作用。
 
      PVD刀具涂层真空镀膜机镀膜技术原理比较偏理论,对真空行业的感兴趣的朋友,可以继续深入了解和钻研。多关注本网站,后期提供更多关于真空镀膜行业的相关知识。