涂層刀具
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- 涂層刀具納米結構
日本日立工具公司推出的GM20、GM25多層厚膜涂層刀片，它是在比普通CVD涂層稍低溫度條件下(約800℃~900℃)進行的，以形成耐磨性很高的柱狀結晶，為了提高刀片的抗粘附性，再在刀具表面上涂覆一層Al2O3膜。據稱，這種鍍膜的厚度大，韌性高，與基體結合緊密，抗崩刃性好，尤其適于斷續切削的工作，刀具壽命可比一般涂層刀片高1.5~2倍以上。
美國Kennametal Hertel公司在KC9315型刀片上涂有16μm厚的厚涂層，這種刀片特別適于加工高強度鑄鐵(如球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵)，切削速度可達400m/min，并可在干切削和斷續切削條件下使用。該刀片涂層總共有三層：氧化鋁(Al2O3)、碳氮化鈦(TiCN)和氮化鈦(TiN)。
目前，金剛石薄膜涂層刀具的應用已進入實用階段。它是在硬質合金基體(常用K類合金)上采用CVD法沉積一層由多晶組成的膜狀金剛石而成，常稱CVD金剛石刀具(簡稱CD刀具)。因基體易于制成復雜形狀，故適用于幾何形狀復雜的刀具。美國和日本都相繼推出了金剛石涂層的絲錐、鉆頭、立銑刀和帶斷屑槽可轉位刀片(如Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25)等產品，用于有色金屬和非金屬材料的高速精密加工，刀具壽命比未涂層的硬質合金刀具提高近十倍、甚至幾十倍。而另一種適于加工鋼鐵材料的CBN涂層亦已開發成功，并正在走向工業試用階段。前幾年，武漢大學研制出一種C3N4薄膜，膜的硬度接近超硬材料，用其涂覆在高速鋼鉆頭上，可使鉆頭壽命大大提高。此外，美國一家涂層公司使用熱陰極蒸發技術把碳蒸發沉積到高速鋼刀具表面上，獲得結合得很好的類金剛石碳涂層(DLC)。類金剛石是非晶體，但它有很多金剛石相似的性能，如高的抗壓強度與硬度、低的摩擦因數和好的耐蝕性等，類金剛石刀具的問世，為涂層刀具的應用展現了一個新的前景。
除上述各種硬質涂層材料外，還開發了MoS2基的軟涂層材料及WC/C“中硬”型滑性涂層材料。前者能大大改善刀具的切入性能，并防止積屑瘤的產生；后者切入時摩擦因數雖比MoS2涂層稍高，但它的抗磨損性能較好。軟涂層可單獨使用，也可先在刀具表面上進行硬質涂層，再在其上涂MoS2軟涂層，無論是切鋼或加工高硅鋁合金都有好的效果(見圖2)，而且對鑄件也同樣有效。例如，采用一種(Ti, Al)N+ MoS2軟涂層的硬質合金鉆頭干鉆削灰鑄鐵發動機缸體上的深孔，刀具壽命高達1600min，而只涂TiN或TiCN涂層的鉆頭，其壽命分別為19.6min和44min。
目前，一些工業發達國家還著手根據被加工材料的性質來設計涂層成份、涂層厚度及與之相匹配的基體材料，以求獲得其最佳組成并取得最佳涂覆效果。同時，還在開發智能涂層，這種涂層在磨損、變形或暴露于高溫的情況下，會引起電阻的變化，并發射電子而能被機床識別。
涂層刀具的合理使用
涂層刀具的使用效果除與涂層方法及設備、涂層工藝和涂層材料有關外，還有以下情況。
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