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        刀具涂層設備pvd鍍膜技術的應用及最新發展趨勢

        2020-07-07

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              在介紹刀具涂層設備pvd鍍膜技術應用及最新發展趨勢前,先給大家介紹一下刀具涂層設備的優勢。刀具涂層設備,適用于各種加工要求和工件材料的高速鋼和硬質合金工具,它允許更高的切削速度、進料和由于延長使用壽命而減少的更換工具的時間。涂層的低摩擦性能和硬度允許減少潤滑和冷卻,簡歷可預見的磨損,保證加工零件的表面質量更好。刀具硬質涂層真空鍍膜機高性能涂層是專門用于對堅韌和粗糙的工件材料進行高速、大進料加工的工具、工況高熱和高機械負荷,最小或低潤滑和冷卻。


        刀具涂層設備



        那么刀具涂層設備最新發展趨勢是怎樣的呢?
                進入21世紀的PVD技術與1990年代相比,已發生了極大變化,從單一的TiN、TiCN、TiAlN發展到現在的數十種鍍膜型態,針對不同的切削加工應用條件,可對薄膜成分、結構進行選擇,透過適當的制備技術,以獲取令人滿意的切削效果。例如在齒輪加工中,除了對 zz覆膜刀具的使用壽命有嚴格要求外,如何保證齒輪的精度及表面質量同樣至關重要,因此目前普遍采用的是復合膜層,即硬涂層+軟涂層,當然對于不同的鍍膜廠商而言,達成此目的的制程方法不盡相同;而在高速銑削加工中,往往只采用硬質涂層。此外客制化服務的概念初步形成,例如Platit公司的鍍膜設備采用了開放式工作模式,可針對不同的客戶隨時開發更適合的鍍膜技術。
         
         
        (二)高速及干式切削之鍍膜技術的開發 
              在高速加工或干式切削過程中,溫度成為影響刀具使用壽命的主要原因,因此提高薄膜的高溫性能、保證覆膜刀具的紅硬性成為近幾年PVD技術的開發重點。欲改進氮鋁鈦膜層,提高薄膜中Al的含量是有效方法之一,因此出現了所謂的AlTiN鍍層(Al含量大于50%),應該說隨著Al含量的增加(在一定范圍內),薄膜的整體效能有所提升,但仍有一些關鍵技術有待解決:比如說,如何在生產過程中完成這種鍍膜,尤其當Al含量超過65%時,在這種膜層中如何控制AlN的晶體結構等。從最新的發展來看,各鍍膜業者已透過其他的薄膜技術解決了高速、高溫切削加工問題,如Balzers的AlCrN鍍膜、Platit的(nc-Ti1xAlxN)/(αSi3N4) 鍍膜、CemeCon的TINALOX鍍膜、Metaplas的AlTiN-saturn鍍膜都具有優異的高溫性能,并已成功應用于高速、干式切削加工領域。
         
        (三)膜層組織結構之改善 
                 目前在PVD市場中,陰極電弧離子鍍技術仍占主導地位,但與先前不同,無論哪一個采用陰極電弧離子鍍技術的公司,都試圖透過硬件的開發及制程的調整來改善膜層的組織結構,避免“液滴”和柱狀晶的產生。尤其是隨著奈米概念的出現,致使陰極電弧薄膜涂層組織獲得根本的改善,采用該技術得到的膜層表面粗糙度Ra值已小于0.15μm,因此使得陰極電弧涂層的整體效能得以提高,并為市場所接受。
         
        (四)PVD鍍膜領域的新概念 
              眾所周知,與PVD技術相對應的是CVD技術,該項技術結合強度高、膜層厚,并且可以涂鍍α-Al2O3膜層,因此更適合于中型、重型切削的高速、干式粗加工及半精加工領域。如何利用PVD技術,開發出Al2O3鍍膜技術,實現厚膜鍍層,將PVD涂層技術擴展到粗加工及半精加工領域,這一直是該行業亟待解決的難題。而CemeCon公司在該領域的研究已取得了突破性的進展,也預示著PVD技術新時代的到來。
         
        (五)具有里程碑意義的奈米鍍膜技術 
                隨著奈米技術的發展及涂鍍技術的進步,應用在刀具的奈米鍍膜材料亦引起廣大研究者的關注。奈米鍍膜主要有兩種:奈米多層結構及奈米復合結構,刀具中最為常見的應用是奈米多層結構鍍膜,一般是由晶格常數相近的各單層硬質膜材料交疊組成,可能得到與組成此一多層結構的各單層膜層的效能差異顯著的全新鍍膜。這是一種人為可控的一維周期結構,交替沉積單層涂層不超過5~15nm。
         
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