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标题:PVD镀膜技术在切削刀具应用之最新发展趋势
正文:
一、前言在各种被加工材料中，沃斯田不锈钢、高锰钢、淬硬钢、复合材料和耐磨铸铁等材料加工难度很高，但随着产业的发展，这些材料的用量不断增加。同时，今后随着各行各业对用材要求的不断提高，更多的新材料会出现，如在航天工业领域，钛合金、镍基合金以及超耐热合金、陶瓷等难加工材料，每一种新型材料都对切削加工提出了新的挑战。 覆膜刀具的出现是刀具材料发展中的一次革命，采用镀膜技术可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的整体机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此，工业先进国家使用的覆膜刀具在切削刀具中占的比例越来越大，约达70%～80%的比重。 二、技术发展动向(一)薄膜的多元化及服务的客制化进入21世纪的PVD技术与1990年代相比，已发生了极大变化，从单一的TiN、TiCN、TiAlN发展到现在的数十种镀膜型态，针对不同的切削加工应用条件，可对薄膜成分、结构进行选择，透过适当的制备技术，以获取令人满意的切削效果。例如在齿轮加工中，除了对 zz覆膜刀具的使用寿命有严格要求外，如何保证齿轮的精度及表面质量同样至关重要，因此目前普遍采用的是复合膜层，即硬涂层+软涂层，当然对于不同的镀膜厂商而言，达成此目的的制程方法不尽相同；而在高速铣削加工中，往往只采用硬质涂层。此外客制化服务的概念初步形成，例如Platit公司的镀膜设备采用了开放式工作模式，可针对不同的客户随时开发更适合的镀膜技术。 (二)高速及干式切削之镀膜技术的开发在高速加工或干式切削过程中，温度成为影响刀具使用寿命的主要原因，因此提高薄膜的高温性能、保证覆膜刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发重点。欲改进氮铝钛膜层，提高薄膜中Al的含量是有效方法之一，因此出现了所谓的AlTiN镀层(Al含量大于50%)，应该说随着Al含量的增加(在一定范围内)，薄膜的整体效能有所提升，但仍有一些关键技术有待解决：比如说，如何在生产过程中完成这种镀膜，尤其当Al含量超过65%时，在这种膜层中如何控制AlN的晶体结构等。从最新的发展来看，各镀膜业者已透过其他的薄膜技术解决了高速、高温切削加工问题，如Balzers的AlCrN镀膜、Platit的(nc-Ti1-xAlxN)/(αSi3N4) 镀膜、CemeCon的TINALOX镀膜、Metaplas的AlTiN-saturn镀膜都具有优异的高温
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