刀具涂层技术的现状与发展 PVD CVD
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剃刀刀片涂层专利技术发展分析
剃刀刀片涂层技术是剃须刀领域的重要技术之一,其研发和发展对于提升剃须刀的切削性能和耐用性具有重要意义。
本文将对剃刀刀片涂层专利技术的发展进行分析。
剃刀刀片涂层技术的发展可以追溯到20世纪80年代,当时主要采用的涂层技术是化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。
这些传统的涂层技术可以将金属薄膜沉积在刀片表面,从而增加刀片的硬度和耐磨性。
这些涂层在使用过程中容易脱落,导致刀片的使用寿命较短。
随着技术的不断进步,新型的涂层技术逐渐应用于剃刀刀片上。
离子镀膜技术是一种较为先进的涂层技术,它能够通过在真空环境下利用离子束轰击的方式,将多种材料沉积在刀片表面,从而形成一层密实的涂层。
这种涂层具有高的附着力和硬度,能够有效保护刀片表面,提高其切削性能和耐磨性。
还有一些新型的涂层技术被应用于剃刀刀片上,如化学自组装技术、磁流体涂层技术等。
这些新技术通过自组装或磁控流体等方式将特定的涂层材料沉积在刀片表面,具有良好的附着力和耐磨性。
与传统的涂层技术相比,这些新技术能够提供更好的涂层性能。
新技术能够制备出更均匀和致密的涂层,从而提高涂层的硬度和耐磨性。
新技术的涂层具有较高的附着力,不易脱落,能够保护刀片表面。
这些新技术还可以调控涂层的成分和结构,从而进一步提高涂层的性能。
剃刀刀片涂层技术经过多年的发展和创新,已经取得了显著的进展。
不断提高涂层的质量和性能,可以有效地提升剃刀刀片的切削性能和使用寿命,满足消费者对于剃须刀的要求。
预计在未来的发展中,涂层技术还将不断创新,为剃刀刀片带来更高的性能和品质。
浅谈涂层刀具的应用现状和发展前景摘要:随着新材料的出现,切削速度的提高,对刀具的要求是高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性。
涂层刀具的出现,使难加工材料以及新材料切削性能有了重大突破。
本文从涂层刀具的概念入手,通过分析涂层刀具的发展历史和在金属切削加工中涂层刀具与普通刀具的性价对比来阐述涂层刀具的应用以及目前存在的问题,预测今后的发展前景。
关键词:涂层刀具切削加工应用Abstract:With the emergence of new material, the increase of cutting speed on tool requirements, high cutting speed, high feed rate, high reliability, long life, high precision and good cutting control. Coated cutting tools appear, make hard processing materials and new materials cutting performance has been a major breakthrough. In this paper, through the analysis of coating tools, with its historical development in metal cutting processing, and general tool of price comparison on coated cutting tool application and present problems, forecast the development foreground henceforthKey Words:Coated cutting tool Cuttingp rocessing Application引言对于机械行业来说,世界上目前发展的重要项目有:高速精密切削加工,少、无冷却润滑液的切削或干切削,高硬状态下切削加工。
刀具涂层技术的现状与发展PVDCVD刀具涂层技术的现状与发展摘要:刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术,该项技术能改变切削刀具的综合机械性能,大幅度提升加工效率以及刀具寿命,刀具涂层技术成为高效率、高精度、高可靠性要求的关键机械加工技术之一。
本文着重介绍了刀具涂层技术的涂层材料的制备方法及种类,并对刀具涂层技术的应用前景及发展趋势进行了展望。
从工艺、装备、技术开发、推广应用、售后服务等方面分析我国刀具涂层技术与工业发达国家的差距;文中建议我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现状,建立统一的研究、开发、服务体系,系统地引进国际先进技术,通过消化吸收逐步达到自我开发的能力,最终实现参与国际市场竞争的目的。
关键词:刀具;涂层技术;PVD;CVD1 引言刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术,该项技术能改变切削刀具的综合机械性能,大幅度提升加工效率以及刀具寿命,因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。
为了满足机械加工的高效率、高精度、高可靠性的要求,各个国家都十分注重刀具涂层技术的发展。
当前,我国刀具涂层技术正处于一个发展的十分关键的时期,特别是PVD涂层技术,使用原有的涂层技术生产的刀具已不能满足切削加工要求;发展PVD技术,能提高我国切削刀具的水平,获得巨大的经济效益,提高我国的综合国力。
2 国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前分为两大类,即化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)技术。
2.1 物理气相沉积(PVD)技术的发展习惯上,把固体(液态)镀料通过高温蒸发、溅射、电子束、等离子体、激光束、电弧等能量形式产生气相原子、分子、离子(气态,等离子态)进行输运,在固态表面上沉积凝聚,生成固相薄膜的过程称为物理气相沉积(PVD)。
物理气相沉积(PVD)技术产生于上世纪七十年代末,因为它的工艺温度控制在500℃以下,,可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。
刀具涂层技术综述专业班级:姓名:学号:11指导老师:刀具涂层技术综述摘要:结合近年来刀具涂层技术的发展状况,介绍了各种刀具涂层材料,结构以及制备方法。
将涂层材料分为硬涂层与软涂层进行了介绍,综述了各种涂层结构。
刀具涂层的制备方法包括化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、等。
介绍了刀具涂层工艺的研究现状,并对刀具涂层的发展方向进行了探讨。
关键词:刀具涂层;涂层材料;涂层结构;涂层工艺Development Summary of cutting tool coating technologyAbstract:The various tool coating materials which can bedivided into hard coating and soft coating are described based on recent development of tool coating technology.Various structures of coating materials and their preparation methods are summarized. Tool coating preparation methods consist of chemical vaporde position method(CVD),physical vaporde position method(PVD). The technological research statusand the developmenttrends of tool coating are introduced.Keywords:cutting tool coating ;coating materials ;coating structure ;coating process 1 前言现代制造业对机械加工提出了更高的要求,提高加工效率、可靠性与精度的需求使各国不断加强对刀具涂层技术的关注。
PVD和CVD涂层方法涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。
前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5µm;后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10µm,并且设备简单,涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采用PVD法,硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破裂。
近十几年来,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。
国外还用PVD/CVD相结合的技术,开发了复合的涂层工艺,称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。
即利用等离子体来促进化学反应,可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃),使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应,可保持刀片原有的韧性。
据报道,这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。
用CVD法涂层时,切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm,切削刃强度随钝圆半径增大而提高),故刃口没有未涂层刀片锋利。
所以,对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。
涂层除可涂覆在普通切削刀片上外,还可涂覆到整体刀具上,目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。
据报道,国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法,结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍,效率提高5倍。
涂层成份又有哪些呢?各自的区别在哪里,应用面怎样。
通常使用的涂层有:TiC、TiN、Ti(C.N)、Gr7O3、Al2O3等。
以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数,高的抗磨能力,高的抗接触疲劳能力,高的表面强度,保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。
PVD与CVD涂层工艺比较PVD与CVD涂层工艺比较沉积温度涂层厚度涂层表面状态主要涂层材料涂层结合强度对环境影响主要应用领域物理气相沉积500℃或更低,沉积温度低刀具变型不,基体的硬度强度不降低。
涂层刀具材料研究现状与发展思路摘要:制造业的飞速发展对刀具材料的要求也越来越高,涂层技术实现了涂层材料的特殊优异性能,使刀具的使用寿命和切削性能等都得到了极大的提高。
因此,涂层技术的应用领域正在日益扩大,在制造业中必将显示更加重要的地位。
本文介绍了刀具涂层材料的研究现状,对其制备工艺及分类两方面进行了综述,并探讨了涂层刀具材料的发展趋势。
关键词:纳米涂层;物理气相沉积;化学气相沉积;超硬刀具引言19世纪70年代,用于研究的简单涂层设备开始出现;到20世纪70年代商品化的涂层设备供应于世;20世纪80年代涂层技术进入工业化大生产;21世纪初,涂层技术成为世人瞩目的新技术。
涂层技术是应市场需求发展起来的一种表面处理技术。
近10年来,涂层技术在刀具行业的应用得到了快速普及,涂层刀具已成为切削加工不可或缺的主流刀具。
与此同时,随着切削技术向高速、高效、强力、干式的方向发展,刀具涂层技术成为了左右切削技术发展的主要因素。
由于这项技术可使工、模具表面获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率及延长工、模具使用寿命,因此它已成为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性要求的关键技术之一,而且其应用领域正在迅速扩展。
涂层发展正面临前所未有的机遇。
因此,对于刀具涂层及其性能的研究,并开发满足不同加工条件的高性能刀具涂层,对促进制造业发展具有重要意义。
1.涂层刀具材料的制备及发展现状涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,提高了刀具的耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广,加工范围显著扩大,使用涂层刀具可以获得明显的经济效益[1] 。
涂层技术的发展已从当初单一的TiC、TiN涂层发展为TiC-Al2O3-TiN复合涂层和TiCN、TiAlN等多元复合涂层,涂层的性能有了很大的改善,使用范围不断扩大,涂层刀具的基体材料范围也在扩大,高速钢、硬质合金、陶瓷刀具都可以进行涂层。
新的涂层工艺不断出现,如生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD)法如图1和化学气相沉积(CVD)法如图4。
硬质合金涂层刀具的进展硬质合金刀具的硬涂层可提高刀具寿命和生产率。
化学气相沉积(CVD)技术已从早期的单涂层进展到现在的由Tic、TiN、TiCN和Al2O3复合多涂层,而且通过选择涂层的次序及涂层的总厚度来充足特种金属切削的要求,尤其是Al2O3涂层可供给包括高的抗扩散性磨损、优良的抗氧化性和高的热硬度等极好的高温性能,所以在铸铁及钢等材料高速加工获得广泛应用。
近年来,刀具制造商已引进中温(MT)CVDTiCN涂层,当使用乙晴作为有机的C/N源,TiCN的沉积大约发生在850℃,而高温CVDTiCN涂层要加热高于1000℃。
MT-TiCN涂层用于车削和铣削时具有很好的耐磨性能,它具有稳定的C/N比,并可削减涂层与硬质合金基体之间界面形成eta相的倾向。
十多年前,物理气相沉积(PVD)已应用于圆柱形硬质合金刀具,包括间断切削和/或一些需要锋利刀刃的金属切削刀片。
最初PVD涂层只限于TiN,而现在工业上已有适用的PVDTiCN和TiAlN涂层,采纳多种不同的PVD技术,如电子束蒸发、溅射、电弧蒸发等。
CVD金刚石涂层采纳了很多金刚石合成技术,最一般的是热丝法、微波等离子法和d、c等离子喷射法。
通过改进涂层方法和涂层的粘结,已生产出金刚石涂层硬质合金刀具,并在加工非铁及非金属材料方面起侧紧要的作用。
近来金刚石涂层刀具已在工业上得到应用。
硬质合金刀具的硬涂层硬涂层的性能切削刀具基体硬涂层的成功是由于涂层的物理和力学性能的复合作用。
从使用的角度来年,涂层应具有稳定的化学稳定性能、热硬度和与基体较强的粘结性能。
优化的涂层厚度、细的显微结构及残余压应力可以进一步提高涂层性能。
化学稳定性涂层材料化学惰性的标准是它的形成标准,自由能的负数很高或在切削温度下它在工件材料的溶解度很低。
至今,CVDAl2O3硬涂层在材材加工中完全可充足这些要求。
无定形PVDAl2O3涂层是软的而且不稳定,因此不如结晶的CVDAl2O3;PVDTiAlN涂层与TiN或TiCN相比,具有较高的稳定性,因此有可能在高速切削加工中获得应用。
PVD涂层技术的现状及发展趋势概述摘要: PVD涂层技术以其沉积温度低、材料广、无污染等技术优势,已经在刀具、模具、汽车及航空航天等行业获得了广泛应用,所制备的涂层具有高硬度、耐磨性良好和化学性能稳定等优点。
本文着重介绍了PVD涂层技术的概念、分类以及发展趋势,指出 PVD涂层技术现存在的一些缺陷和不足,完善涂层的优化,更好地实现对涂层质量的控制,进而扩大PVD涂层技术在各行业的广泛应用。
关键词: PVD;涂层;真空蒸发镀;离子镀;溅射镀1.引言近几十年来,材料科学得到了快速发展,涌现出很多综合性能优异的新材料。
表面涂层作为一种改善材料性能的有效手段,在当前的科学研究和工程应用中扮演着日益重要的角色。
表面涂层技术是一个涉及化学、材料、物理等学科的交叉技术,并在机械、航空、化工、电子等领域得到了广泛应用。
现代工业的飞速发展,特别是一些新概念新技术的提出对材料的性能提出了更高的要求,尤其是在硬度、耐高温、耐磨性等方面。
通过在材料表面涂覆一层有优良摩擦性能的涂层,不仅可以有效地提高材料的耐磨性和使用寿命,降低基体材料的使用量,节省材料成本,同时也很好地解决了材料的耐磨性和韧性之间的矛盾,从而扩大了材料的使用范围[1]。
2.PVD涂层技术简述物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD),PVD涂层技术是在真空条件下,采用物理方法,将材料源固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术,其基本原理可分三个工艺步骤:(1)镀料的气化:使镀料蒸发,升华或被溅射,也就是通过镀料的气化源。
(2)镀料原子、分子或离子的迁移;由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后,产生多种反应。
(3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积[2]。
PVD涂层技术可分为真空蒸发镀、离子镀、溅射镀[3]。
真空蒸发镀是PVD涂层技术中应用最早的表面沉积技术,它是利用电阻丝加热、感应加热、电子束加热、激光束加热或离子束加热将镀层材料加热气化变成蒸汽原子,蒸汽原子飞向工件表面不断沉积并形成膜层。
对我国刀具涂层技术现状及发展趋势的认识摘要:本文论述了我国刀具涂层技术的现状及未来发展趋势,为我国刀具涂层技术走持续、稳定及健康的发展道路提供了一定的见解。
关键词:刀具涂层技术:现状:发展趋势1前言制造业的发展离不开切削刀具,现代切削刀具已经成为提升制造业技术水平的关键因素之一。
切削加工的要求日趋提高;高速、高精度、高效、智能和环保成为切削加工的追求目标;被加工材料的能级不断提高;高强和超高强度材料、高韧性、难切削等材料层出不穷;新形势下对切削加工提出的特殊要求。
诸如加工硬度50HRC以上的硬加工、微润滑和无润滑的干切削不断涌现。
总之,切削加工中的个性化特点日见显现。
其对刀具进行徐层是机械加工行业前进道路上的一大变革。
它是在刀具韧性较高的基体上涂覆一层、二层乃至多层耐磨的难熔化合物,从而使刀具的性能得到极大改善。
经涂层的刀具可以提高加工效率、加工精度、延长寿命、降低成本,因而其受到世界各国普遍关注。
2我国刀具涂层技术的现状及存在的问题西方工业发达国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%。
新型的数控机床所用的刀具中80%左右是涂层刀具。
瑞典山特维克可乐满和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达85%以上;美国数控机床上使用的硬质合金涂层刀片的比例为80%;瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70%以上。
日本、俄罗斯涂层技术开发和应用也走在世界前列。
我国涂层刀具起步晚,但进步快。
其涂层网点遍布全国。
有不少城市都有自己的涂层中心,并承接对外加工业务,而且厂矿也不甘示弱。
国内几家大的工具厂拥有涂膜机都在10台以上,但多数应用在麻花钻等低端产品上。
德国等工业发达国家的涂层公司纷纷在我国安营扎寨,大搞涂层刀具对外加工。
我国从1970s初开始研究CVD涂层技术。
由于该项技术专用性较强,因此国内从事研究的单位并不多。
1980s中期,我国CVD刀具涂层技术的开发达到实用化水平。
其工艺技术水平与当时的国际水平相当。
刀具涂层技术的现状与发展摘要:刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术,该项技术能改变切削刀具的综合机械性能,大幅度提升加工效率以及刀具寿命,刀具涂层技术成为高效率、高精度、高可靠性要求的关键机械加工技术之一。
本文着重介绍了刀具涂层技术的涂层材料的制备方法及种类,并对刀具涂层技术的应用前景及发展趋势进行了展望。
从工艺、装备、技术开发、推广应用、售后服务等方面分析我国刀具涂层技术与工业发达国家的差距;文中建议我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现状,建立统一的研究、开发、服务体系,系统地引进国际先进技术,通过消化吸收逐步达到自我开发的能力,最终实现参与国际市场竞争的目的。
关键词:刀具;涂层技术;PVD;CVD1 引言刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术,该项技术能改变切削刀具的综合机械性能,大幅度提升加工效率以及刀具寿命,因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。
为了满足机械加工的高效率、高精度、高可靠性的要求,各个国家都十分注重刀具涂层技术的发展。
当前,我国刀具涂层技术正处于一个发展的十分关键的时期,特别是PVD涂层技术,使用原有的涂层技术生产的刀具已不能满足切削加工要求;发展PVD技术,能提高我国切削刀具的水平,获得巨大的经济效益,提高我国的综合国力。
2 国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前分为两大类,即化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)技术。
2.1 物理气相沉积(PVD)技术的发展习惯上,把固体(液态)镀料通过高温蒸发、溅射、电子束、等离子体、激光束、电弧等能量形式产生气相原子、分子、离子(气态,等离子态)进行输运,在固态表面上沉积凝聚,生成固相薄膜的过程称为物理气相沉积(PVD)。
物理气相沉积(PVD)技术产生于上世纪七十年代末,因为它的工艺温度控制在500℃以下,,可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。
PVD技术大大提高了高速钢刀具切削性能,该项技术与八十年代得到迅速推广。
八十年代后期,一些发达国家PVD涂层高速钢刀具比例已占市场已超过了60%。
高速钢刀具成功应用PVD技术,引起了世界各国的青睐与重视,各国研究者在不断开发高的性能、高可靠性涂层装备的同时,也对其应用领域进行了更加深入的研究,以进行扩大,特别是在硬质合金刀具、陶瓷刀具方面的应用。
与CVD涂层技术相比,PVD技术的处理温度低,刀具材料抗弯强度通常温度在600℃以下不会产生影响;薄膜的内部为压应力,因此,适合涂层硬质合金精密复杂类刀具,PVD技术对环境不会产生不利影响,更加符合绿色工业发展的方向。
伴随着高速加工时代的到来,硬质合金刀具、陶瓷刀具使用的比例必然上升,高速钢刀具使用的比例必然下降。
因此,一些发达国家在九十年代初便将重心转向硬质合金刀具PVD涂层技术的研究,九十年代中期,PVD涂层技术在硬质合金刀具上的应用已取得了突破性的进展,当时已普遍在铣刀、铣刀片、各种钻头、铰刀、丝锥、等的刀具上应用。
从大的方面来看,现在国际上的PVD涂层技术大致可分成真空蒸镀、溅射、离子镀,但从这三种主要的镀膜技术衍生出了各式各样的新技术。
伴随着PVD技术的进一步发展,科学家们把离子束、等离子体引入到PVD涂层技术上,同时通入某些反应气体,由化学反应来制备金属镀层,因此,当前的PVD涂层技术已不是原先单纯的物理制备过程,PVD涂层技术和CVD涂层技术已经相互交融。
单一的涂层材料显然无法满足综合刀具机械性能的要求,无法被市场接受,涂层材料正向着多元不断的发展。
为实现不同的高性能切削加工的要求,涂层的成分将会更为复杂,更具针对性,单一层的涂层也会越来越薄,有的涂层已趋向纳米化,而涂层的温度将越来越低,刀具涂层工艺正向着更加科学的方向不断发展,按照趋势,PVD技术、MT-CVD技术将会成为国际主流。
我国的物理涂层技术开始于八十年代初期,在八十年代中期研究出高速钢刀具TiN涂层工艺技术以及中小型空心阴极离子镀膜机。
由于我国刀具涂层市场前景较好,国内有七家刀工具厂商引入了大型PVD涂层设备。
进口设备及技术的引进,引起了国内物理涂层技术的研发热潮,终于在九十年代初研制出出多种PVD 设备。
可是因为研发大多数的设备性能较差,无法保证刀具涂层工艺,致使预期的经济效益也没有实现,这导致了很多企业放弃了物理刀具涂层技术的研究。
近10年国内的PVD涂层技术在一个停滞不前的状况。
在这以后,我国的PVD涂层技术也有了一定的进展,比如在九十年代末期,我国研制出了多元复合硬质合金TiN-TiCN-TiN PVD涂层工艺技术,以及CNx涂层技术,但是这些技术和国际先进水平相比,我国的PVD 涂层技术落后了10年左右。
现在,国际先进的PVD技术已发展到了第4代,我国处在第二代,仍是以单层的TiN涂层为主。
2.2 CVD技术的发展CVD是通过气相物质的化学反应在基材表面沉积固态薄膜的一种工艺方法。
CVD技术发展较早,在上世纪60年代已应用于硬质合金刀具的涂层处理,并且在硬质合金可转位刀具上得到了较为广泛的应用。
在CVD工艺中,气相沉积所需要金属源的制备相对容易,可进行TiBN、TiB2、TiN、TiC、TiCN、、Al2O3等单层及多元多层复合涂层,其涂层与基体结合强度较高,薄膜的厚度达7~9μm,CVD涂层具有较好的耐磨性。
据统计,美国在八十年代中后期有85%的硬质合金工具采用了涂层处理,其中CVD涂层占99%;在九十年代的中期,CVD涂层硬质合金刀具仍占到了80%以上。
CVD涂层技术拥有许多的优点:1.涂层源的制备比较容易。
2.镀膜的均匀性比较好。
3.成膜粒子的能量非常低,因此镀膜的内应力很低。
4.能够得到比较厚的镀膜。
5.镀膜的耐磨性非常好。
但是CVD涂层技术也有一些缺陷:1工艺的处理温度较高,刀具材料抗弯强度会产生下降。
2.CVD涂层技术排放的废气可造成严重的环境污染。
因此,从九十年代中期以来,高温CVD涂层技术的发展、应用受到了制约。
八十年代末期,Kruup Widia研发的低温化学气相沉积技术(PCVD)已经可以实现应用,该技术的工艺处理温度已下降至450℃至650℃,能够有效的抑制η相产生,能够进行TiN、TiCN、TiC等金属涂层,应用于螺纹刀具、铣刀、钻头等,但是PCVD技术在刀具涂层领域内的应用目前仍然不是十分广泛。
引起CVD涂层技术出现实质性突破的是80年代末期产生的MT—CVD技术(中温化学气相沉积技术),该技术的机理与高温CVD涂层技术是相同的,但它的涂覆温度仅为700℃到900℃,而且正向着更低的温度和更高的真空度方向发展。
MT—CVD涂层技术突出的优点有沉积的速度快、涂层的厚度均匀、涂层的附着力较强、内部的残余应力较小。
但MT—CVD涂层技术的首要缺点是产生严重的环境污染问题,其次,它的涂层内部产生拉应力,容易产生裂纹。
新型的MT-CVD技术是将含C、N的有机物乙腈(CH3CN)为主要的反应气体混合TiCL4、H2、N2在700℃到900℃温度下产生分解、发生化学反应,产生TiCN的一种新的方法,该方法得到的涂层为致密纤维状结晶形态,涂层的厚度可达到8-10μm。
该涂层结构为为致密纤维状结晶,因此拥有很高的耐磨损性,很高的抗热震性和韧性。
再通过高温化学气相沉积技术(HT-CVD 技术)在表层镀层上沉积Al2O3和TiN等抗氧化性能好、高温性能好、与加工材料的亲和力较小的材料。
高温化学气相沉积技术适用于高速度、高温度、大负荷的干式切削条件,刀具的寿命比一般的涂层刀片延长了一倍。
我国CVD涂层技术的研究开始于七十年代初,由于该项技术的专用性强,并于八十年代中期达到实用化,并与国际CVD工艺技术水平相当;随后十多年里国内和国外的发展类似,比较缓慢;我国PCVD技术的研究开始于九十年代初,该技术目前主要用于模具涂层,在刀具领域内的应用,还不是十分广泛。
从总体上讲,我国的CVD技术与国际先进水平保持同步。
3我国涂层技术存在的主要问题我国PVD涂层技术起步时间较早,并且大量引进了各类国外当时最先进的涂层设备,因此八十年代后期我国的刀具涂层设备得到了迅速发展,事实上,在九十年代中期前后,该项技术才普遍应用于高速钢刀具上,尽管TiCN涂层硬质合金刀具现在已取得了突破,但是TiN涂层在国内市场仍占主导对位,其原因如下:3.1国内对新涂层技术的研究重视程度较低尽管八十年代国内大量引进了最先进的涂层技术和设备,但当时处于PVD技术尚处发展的初期,所以国内无法正确的估计该项技术的发展空间及速度。
PVD涂层技术是集材料、物理、真空控制技术于一体的一项新兴科学技术,要求人员有较高的研究、生产、应用等方面的技能,但国内大部分厂商主要偏重于生产,造成无法推动涂层工艺技术的发展。
新技术、新设备仍要从国外引进,而引进的经费数目十分巨大。
3.2国外涂层设备的引进对我国PVD技术的发展造成了不利的影响在八十年代中期PVD技术还处于发展初期,国内厂商集中引进国际先进的PVD技术装备,实现了高速钢刀具的涂层,这些先进设备的引进在较长的一段时间内可满足企业的生产要求,这影响了国产涂层设备发展。
随着该项技术的不断发展,九十年代后期国际新技术不断出现,国内企业面临着技术更新的问题,但是由于引入资金的压力,大多数企业打消了引进新技术和设备的念头,因此,国内也错过了发展PVD技术的最好时机。
3.3在设备的研发缺乏统一性和合理性八十年代后期,国内刀具厂商及一些科研单位对PVD刀具涂层市场盲目乐观,纷纷各自加大各类PVD 涂层设备的研发力度,但由于没有加强与工具厂的合作,大部分研发的涂层设备不能满足刀具涂层工艺的要求,生产的设备大多仅用于麻花钻的涂层,但由于麻花钻的涂层费用不高,麻花钻涂层设备产生的利润也就不会很高,因此,九十年代后,大部分涂层设备制造厂商已把发展方向转向其他方向(如装饰涂层等)。
3.4涂层质量不稳定限制了我国的涂层技术发展引进设备的价格很高,相应的涂层刀具的价格也就很高,涂层的费用占到刀具总价格一半,又由于生产的涂层刀具质量不是很稳定,国内缺乏涂层刀具检验标准,因此,在市场上造成了涂层价格高昂,但涂层刀具质量不稳定,刀具性能没有明显提升,这些问题制约了我国涂层的推广应用及发展。
3.5国产涂层设备的售后服务的欠缺制约了涂层技术的发展大部分的国内涂层设备生产厂商都不能提供包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具应用技术等在内的完整的刀具涂层工艺技术,所以设备生产厂商也不能长期的提供技术服务,无法在技术上给予支持,这将给使用者带来了许多不能解决的技术问题,这导致国产涂层设备难以正常使用,这将极大地限制了PVD涂层设备的推广发展。
3.6国内加工制造的低水平也限制了涂层技术的发展80年代,国内数控机床的应用还不是十分广泛,加工制造处于较低的水平,市场上主要使用高速钢刀具,仍以焊接的硬质合金刀具为主,可转位刀片以一般多采用CVD涂层的车削类刀具为主。