氧化铝刀具涂层

刀具选择正确的涂层涂层也有助于提高刀具的切削性能。

目前的涂层技术包括：（1）氮化钛（TiN）涂层：这是一种通用型PVD和CVD涂层，可以提高刀具的硬度和氧化温度。

（2）碳氮化钛（TiCN）涂层：通过在TiN中添加碳元素，提高了涂层的硬度和表面光洁度。

（3）氮铝钛（TiAlN）和氮钛铝（AlTiN）涂层：氧化铝（Al2O3）层与这些涂层的复合应用可以提高高温切削加工的刀具寿命。

氧化铝涂层尤其适合干式切削和近干切削。

AlTiN涂层的铝含量较高，与钛含量较高的TiAlN涂层相比，具有更高的表面硬度。

AlTiN涂层通常用于高速切削加工。

（4）氮化铬（CrN）涂层：这种涂层具有较好的抗粘结性能，是对抗积屑瘤的＊＊解决方案。

（5）石涂层：石涂层可以显着提高加工非铁族材料刀具的切削性能，非常适合加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其他高磨蚀性材料。

但石涂层不适合加工钢件，因为它与钢的化学反应会破坏涂层与基体的粘附性能。

近年来，PVD涂层刀具的有所扩大，其价格也与CVD涂层刀具不相上下。

CVD涂层的厚度通常为5－15μm，而PVD涂层的厚度约为2－6μm。

在涂覆到刀具基体上时，CVD涂层会产生不受欢迎的拉应力；而PVD涂层则有助于对基体形成有益的压应力。

较厚的CVD涂层通常会显着降低刀具切削刃的强度。

因此，CVD涂层不能用于要求切削刃非常锋利的刀具。

在涂层工艺中采用新的合金元素可以改善涂层的粘附性和涂层性能。

例如，伊斯卡公司的3PSumoTec处理技术能提高PVD和CVD 两类涂层的韧性、光滑程度和抗崩刃性能。

同样，该工艺还能消除PVD涂层时在涂层表面产生的有害液滴，从而使涂层表面更光滑，使刀片在加工时切削温度更低、寿命更长、形成更理想的切屑流，以及能采用更高的切削速度。

复合涂层具有很好的耐磨性和抗崩刃性，非常适合用于高速切削铸铁的各种刀片牌号，其预期的切削速度可达到650－1200sfm以上（取决于工件材料的类型和加工条件）。

涂层刀具及其合理使用(二)纳米结构日本日立工具公司推出的GM20、GM25多层厚膜涂层刀片，它是在比普通CVD涂层稍低温度条件下(约800℃~900℃)进行的，以形成耐磨性很高的柱状结晶，为了提高刀片的抗粘附性，再在刀具表面上涂覆一层Al2O3膜。

据称，这种镀膜的厚度大，韧性高，与基体结合紧密，抗崩刃性好，尤其适于断续切削的工作，刀具寿命可比一般涂层刀片高1.5~2倍以上。

美国Kennametal Hertel公司在KC9315型刀片上涂有16µm厚的厚涂层，这种刀片特别适于加工高强度铸铁(如球墨铸铁和蠕墨铸铁)，切削速度可达400m/min，并可在干切削和断续切削条件下使用。

该刀片涂层总共有三层：氧化铝(Al2O3)、碳氮化钛(TiCN)和氮化钛(TiN)。

目前，金刚石薄膜涂层刀具的应用已进入实用阶段。

它是在硬质合金基体(常用K类合金)上采用CVD法沉积一层由多晶组成的膜状金刚石而成，常称CVD金刚石刀具(简称CD刀具)。

因基体易于制成复杂形状，故适用于几何形状复杂的刀具。

美国和日本都相继推出了金刚石涂层的丝锥、钻头、立铣刀和带断屑槽可转位刀片(如Sandvik公司的CD1810和美国Kennametal公司的KCD25)等产品，用于有色金属和非金属材料的高速精密加工，刀具寿命比未涂层的硬质合金刀具提高近十倍、甚至几十倍。

而另一种适于加工钢铁材料的CBN 涂层亦已开发成功，并正在走向工业试用阶段。

前几年，武汉大学研制出一种C3N4薄膜，膜的硬度接近超硬材料，用其涂覆在高速钢钻头上，可使钻头寿命大大提高。

此外，美国一家涂层公司使用热阴极蒸发技术把碳蒸发沉积到高速钢刀具表面上，获得结合得很好的类金刚石碳涂层(DLC)。

类金刚石是非晶体，但它有很多金刚石相似的性能，如高的抗压强度与硬度、低的摩擦因数和好的耐蚀性等，类金刚石刀具的问世，为涂层刀具的应用展现了一个新的前景。

除上述各种硬质涂层材料外，还开发了MoS2基的软涂层材料及WC/C“中硬”型滑性涂层材料。

TiN、TiC、TiCN和TiAlN等刀具涂层及如何选择刀具涂层TiN 氮化钛TiAlN 氮化铝钛氮铝钛涂层氮铝化钛TiCN 氮碳化钛TiAlCN 氰化铝钛Ti2N 氮化二钛CrN, 氮化铬ZrN, 氮化锆AlTiN 氮化钛铝氮钛铝涂层金刚公司推出的各种新型涂层涂层颜色硬度HV 厚度μm 摩擦系数最高使用温度℃说明ZrCN复合兰灰 2500 1-4 550 通用性强TiN单层金黄 2300 1-4 500 高性价比涂层TiAlN复合紫色 3200 1-4 800 通用性强AlTiN复合黑 3400 1-4 900 高速、高硬度加工TiAlCrN 亚黑 3500 1-4 1000 特殊加工领域TiCN渐层灰黑 3000 1-4 400 高韧性通用涂层CrN渐层银亮 2000 3-15 700 适用加工铜、钛、模具DLC 黑彩 1000~4000 400 适用于有色金属、石墨、塑胶涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。

涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。

涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。

因此，涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。

目前，切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。

涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。

半导体备件氧化铝涂层等离子蚀刻速率随着半导体工业的日益发展，半导体备件的需求量不断增加。

而半导体备件中常用的氧化铝涂层在制作工艺中需要进行等离子蚀刻。

这些等离子蚀刻速率对于半导体备件的性能和制作工艺至关重要。

本文将对氧化铝涂层的等离子蚀刻速率进行深入探讨。

1. 氧化铝涂层的特性氧化铝涂层在半导体备件中有着重要的应用。

它具有优异的绝缘性能、耐腐蚀性和高温稳定性，能够有效保护半导体备件的表面。

氧化铝涂层的制作工艺和性能直接影响到半导体备件的质量和稳定性。

2. 等离子蚀刻技术的应用等离子蚀刻是半导体制造过程中常用的工艺之一，通过等离子体产生的离子轰击目标表面，实现对氧化铝涂层的蚀刻。

而等离子蚀刻速率对于工艺的控制具有重要意义，直接影响着产品的质量和产量。

3. 影响氧化铝涂层等离子蚀刻速率的因素（1）氧化铝膜的厚度：氧化铝膜的厚度直接影响着等离子蚀刻速率。

一般来说，薄膜的蚀刻速率要高于厚膜，因为离子能够更快穿透薄膜表面。

（2）等离子体功率密度：等离子体功率密度的大小直接决定了离子的轰击能量，进而影响了蚀刻速率。

（3）氧化铝膜组分和结构：不同成分和结构的氧化铝膜对等离子蚀刻速率也会产生影响。

4. 实验及研究进展众多研究者对氧化铝涂层的等离子蚀刻速率进行了大量研究。

在实验中，他们通过调整等离子体功率密度、氧化铝膜厚度和组分等因素，探讨了不同条件下的蚀刻速率变化规律。

通过实验，逐渐建立了一套较为完善的氧化铝涂层等离子蚀刻速率模型。

5. 结论氧化铝涂层的等离子蚀刻速率是半导体备件制作工艺中一个重要的参数。

合理控制氧化铝涂层的蚀刻速率，对于保证半导体备件的质量和稳定性具有至关重要的意义。

在今后的研究中，我们需要加强对氧化铝涂层等离子蚀刻速率的深入研究，不断提高蚀刻速率的精准控制技术。

总结：氧化铝涂层等离子蚀刻速率是半导体备件制作工艺中一个重要的参数。

本文对氧化铝涂层的特性、等离子蚀刻技术的应用、影响蚀刻速率的因素以及研究进展进行了深入探讨，希望能够为相关研究和工程应用提供一定的参考和指导。

不同氧化铝陶瓷介绍氧化铝陶瓷是一种重要的工程陶瓷材料，具有优异的物理和化学性质。

不同类型的氧化铝陶瓷在应用领域和性能上存在差异。

本文将介绍几种常见的氧化铝陶瓷，包括高纯氧化铝陶瓷、氧化铝陶瓷涂层和氧化铝陶瓷微粉。

高纯氧化铝陶瓷特点•高纯度：高纯氧化铝陶瓷的氧化铝含量通常在99.9%以上，具有极高的纯度。

•耐高温：高纯氧化铝陶瓷具有优异的耐高温性能，可在高温环境下长时间稳定工作。

•耐腐蚀：高纯氧化铝陶瓷对酸、碱等化学物质具有较高的耐腐蚀性。

•绝缘性：高纯氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能，可用于电气绝缘材料。

应用•电子器件：高纯氧化铝陶瓷可用于制作电容器、绝缘子等电子器件。

•热障涂层：高纯氧化铝陶瓷可用于热障涂层，提高发动机等高温设备的工作效率。

•光学器件：高纯氧化铝陶瓷可用于制作透镜、反射镜等光学器件。

氧化铝陶瓷涂层特点•耐磨性：氧化铝陶瓷涂层具有良好的耐磨性，可用于表面保护和增加材料的硬度。

•耐腐蚀：氧化铝陶瓷涂层对酸、碱等化学物质具有较高的耐腐蚀性。

•导热性：氧化铝陶瓷涂层具有较好的导热性能，可用于散热器等热管理应用。

应用•汽车发动机：氧化铝陶瓷涂层可用于汽车发动机的活塞环、气缸套等部件，提高耐磨性和耐腐蚀性。

•刀具涂层：氧化铝陶瓷涂层可用于刀具的刀片，提高切削性能和使用寿命。

•电子封装：氧化铝陶瓷涂层可用于电子元件的封装，提供良好的绝缘和保护性能。

氧化铝陶瓷微粉特点•纳米级颗粒：氧化铝陶瓷微粉的颗粒尺寸通常在纳米级别，具有较大的比表面积和特殊的物理性质。

•高强度：氧化铝陶瓷微粉具有较高的强度和硬度，可用于增强复合材料的性能。

•良好的分散性：氧化铝陶瓷微粉在溶液中具有良好的分散性，可用于制备高性能的纳米复合材料。

应用•纳米复合材料：氧化铝陶瓷微粉可用于制备高强度、高硬度的纳米复合材料，广泛应用于航空航天、汽车等领域。

•催化剂：氧化铝陶瓷微粉可用于制备催化剂，用于催化反应和环境净化。

•生物医学材料：氧化铝陶瓷微粉可用于制备生物医学材料，如人工骨骼、人工关节等。

脉冲磁控溅射制备氧化铝涂层的结构和性能控制(上) Kelly P J;Arnell R D;范崇治【摘要】氧化铝涂层提供了在腐蚀或氧化环境下金属零件的保护,虽然,直到最近完全致密、无缺陷的氧化物涂层的制备是非常困难的,氧化物涂层可在氧化环境中用一个金属靶的直流反应溅射的方法或用一个氧化物靶的射频溅射的方法制造.后面一种方法沉积率很低,不能商业应用.直流溅射高绝缘材料,例如氧化铝也是有问题的,在靶表面上建立绝缘层会导致电弧,电弧会影响沉积过程的稳定性,且会造成薄膜的结构和特性的负面影响.但一个新技术——脉冲磁控溅射大大增强制造这种材料的可行性,已经证明在10～200kHz范围磁控放电能阻止在靶面电弧的形成,工艺稳定,沉积率高.这个技术用来沉积从纯铝到理想配比的Al2O3,该涂层的性能用扫描和透射电子显微镜、X射线衍射仪、4点探针及纳米识别技术进行了研究,用涂层的组成来说明观察到的结构和特性的变化,并用新结构模型图表示.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2013(000)019【总页数】3页(P10-12)【关键词】氧化铝;涂层;脉冲磁控溅射【作者】Kelly P J;Arnell R D;范崇治【作者单位】;;清华大学【正文语种】中文一引言氧化铝薄膜包含有若干有用特性，包括低折射系数、高电阻率、高硬度和耐用性，因此广泛应用于光学和微电子领域，也可用于切割工具。

氧化铝的化学惰性使它作为耐腐蚀和氧化环境下金属元件涂层的侯选材料。

但直到最近，在复杂元件的表面进行全致密、无缺陷的氧化涂层沉积证明是非常困难的。

在可控氧气情况下反应直流磁控溅射金属靶而沉积氧化涂层，也可用射频法完成。

在溅射过程中，离开主轨道的靶区有一层绝缘层，即靶“中毒”，这样靶的接地屏蔽被遮盖，绝缘不断充电直到电弧产生而损坏，从靶面上以碎片形式弹射下来，会导致薄膜的缺陷，伤害薄膜的光学和抗腐蚀性质。

此外靶上的破损成为进一步放电的区域，导致电弧发生频率的增加，该过程有反馈环控制，弧会阻止工艺的稳定运行，沉积参数快速波动，反过来能影响薄膜的化学配比，总之在反应溅射工艺中电弧能导致一系列的问题，它会影响结构、成分和膜的特性，也可能导致磁控电源的损坏。

PCD﹑PCBN刀具材料及刀具涂层（一）PCD二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。

金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。

在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。

由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。

但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10 -6～1.18×10 -6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高；⑤PCD 刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。

PCD刀具的应用: 工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。

自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。

目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国De Beers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。

据报道，1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10.7万把。

氧化铝涂层残余应力拉曼光谱测量技术及其应用氧化铝因其优异的性能被广泛用作高速切削刀具的涂层材料。

由于涂层与基底材料的性能差异,尤其是热膨胀系数的差异,涂层内不可避免地存在影响其服役性能的残余应力。

微拉曼光谱法是一种有潜力的涂层残余应力测量手段,然而将其应用于氧化铝涂层的残余应力测量,还有一些基础性的问题有待解决。

本文针对氧化铝涂层残余应力拉曼光谱测量理论及其应用开展了研究。

本文首先在氧化铝材料缺少晶格动力学方程的背景下,结合单晶氧化铝主晶轴的压电光谱系数及欧拉旋转矩阵,推导出了任意取向氧化铝涂层的拉曼频移-应力分量理论关系式。

期间,结合氧化铝的拉曼张量和偏振特性,计算出了不同偏振配置下拉曼振动模的可见性;推导了不同激光入射方向下偏振拉曼强度和晶体欧拉角之间的关系;给出了根据密勒指数确定晶体欧拉角的方法,从而给出了确定理论关系式中的待定系数的方法。

针对具有特定织构的取向氧化铝涂层材料,本文确定出了氧化铝涂层表面和截面测量的拉曼频移-平面应力分量定量关系式。

分别根据密勒指数与晶体欧拉角的关系、不同激光入射方向下偏振拉曼强度与欧拉角的关系以及CAD几何图解法,计算、测量得到了样品表面和截面的欧拉角,结合单晶氧化铝不同晶轴对应的压谱系数,给出了（0 1-1 2）、（11-2 0）织构取向氧化铝涂层样品的表面和截面拉曼频移-平面应力分量定量关系式。

基于所确定的氧化铝涂层表面与截面的拉曼频移-应力分量定量关系式,本文进一步开展了氧化铝涂层表面残余应力分布以及残余应力沿层深分布的测量与分析。

测量了不同厚度的氧化铝涂层和不同喷砂工艺的氧化铝涂层表面微区的残余应力分布情况,结果表明,厚涂层样品的残余应力值大于薄涂层样品,ZrO₂湿喷砂工艺处理的样品的残余应力比于未处理样品均匀,A1₂O₃湿喷砂工艺处理的样品的残余应力水平低于未处理样品;通过截面拉曼测量,发现从氧化铝涂层表面向下涂层的残余应力逐渐增大。

00PVD常用涂层种类与厚度的选择作者：王焱庆出处：中国刀具商务网时间：2011-08-2400实现涂层的高性价比应用取决于许多因数，对于每种特定的加工应用而言，通常只有一种或几种可行的涂层选择。

涂层及其特性的选择是否正确决定着加工性能明显提高与几乎没有改善之间的区别。

因此根据加工的速度，冷却方式，被加工材料，加工方式等详细的参数来选择合适的涂层是必须的。

以下是我们PVT涂层公司根据无数次试验的涂层选择推荐：一)涂层种类选择1)氮化钛涂层(TiN)TiN是一种通用的涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。

用途：高速钢切削工具，慢速加工工具(如低速车刀粒)，耐磨零件，注塑模具。

2)氮碳化钛涂层(TiCN)TiCN涂层是在TiN的基础上添加碳元素，以提高涂层的硬度和低的摩擦系数。

用途：高速钢刀具，冲压模具，成型模具3)氮铝钛(TiAlN)、氮钛铝AlTiN俗称：中铝(Al:Ti=50:50)、高铝(Al:Ti=67：33)以上，TiAlN/AlTiN涂层在加工过程中形成的氧化铝涂层可以有效提高加工工具的高温加工寿命，AlTiN涂层的抗高温氧化比TiAlN要高100度左右。

用途：硬质合金工具(加工材料硬度低于HRC45时建议用TiAlN,加工材料硬度高于HRC45时建议使用AlTiN涂层。

)，薄壁件冲压模具(TiAlN)，压铸模具(AlTiN)4)氮化铬涂层(CrN)CrN涂层具有良好的抗粘结性，抗腐蚀性，耐磨性。

用途：加工铝合金，红铜的刀具，注塑模具，零件(特别是有润滑油浸泡)5)CBC (DLC)PLATIT CBC涂层的组成为TIN+TICN+DLC结构。

具有摩擦系数较低，耐磨损，膜层应力小好等优点用途：润滑涂层，成型模具，铝合金等粘结性强材料冲压模具。

二)涂层厚度的选择：刀具：刃部直径8mm以上：2.5~ 3um (刀粒亦按此要求)，刃部直径4~6mm：2~2.5um刃部直径4mm以下：1.5~2um模具：五金模具、冲压模具，一般塑胶模具，压铸模具：2.5um，拉丝模具，大型模具：3um，镜面或高精密蚀纹模具：1um.左右00TiAlN涂层刀具的发展与应用（摘抄）00作者：刘建华邓建新张庆余出处：时间：2011-09-2100摘要：TiAlN涂层作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性，有望部分或完全替代TiN ，尤其适用于高速切削。