涂層刀具的發(fā)展與應(yīng)用(NXPowerLite)

1、工藝PVD法CVD法真空蒸鍍陰極濺射離子鍍PCVD一般CVD金屬涂層可以可以可以可以可以合金涂層可以但困難可以可以但困難可以可以高熔點(diǎn)化合物涂層可以但困難可以可以但困難可以可以沉積粒子撞擊能量（eV）0.430100010000.1沉積速率/m.h-10.1750.0120.1500.1200.5200涂層密度較低高高高高涂層孔隙度中小小小較小基體和涂層結(jié)合方式?jīng)]有擴(kuò)散沒(méi)有擴(kuò)散有擴(kuò)散有擴(kuò)散擴(kuò)散冶金相結(jié)合強(qiáng)度一般較好好好很好涂層均勻性不太均勻均勻均勻均勻均勻涂層饒度性不好不好稍好好很好工作壓力/Pa10-210-2110-3110-2100105000或常壓基體溫度/60060060015080

2、01502000應(yīng)用分類(lèi)涂層材料基體材料應(yīng)用范圍高硬度、耐磨損TiN、ZrN、ZfN、TaN、NbN、CrN、NBN、Si3N4、TiC、ZrC、Cr7C3、SiC、Ti(C、N)、Ti(B、N)Ti(Al、N)、-C3N4、金剛石等高速鋼、模具鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等機(jī)械加工工具、模具、機(jī)械零件耐高溫、抗氧化Al、W、Ti、Ta、Mo、Al2O3、Si3N4、Ni-Cr、BN等不銹鋼、耐蝕合金鋼、Mo合金等汽輪機(jī)葉片、排氣管、噴嘴、航空航天器件、原子能工業(yè)耐熱構(gòu)件耐腐蝕TiN、TiC、 Al2O3、Al、Cd、Ti、Cr、 Cr7C3、Ni-Cr、Fe-Ni-Cr-P-B非晶等鋼、不銹鋼、有

3、色金屬等飛機(jī)、輪航、汽車(chē)、化工管道等構(gòu)件、緊固件表面防護(hù)美化裝飾TiN、TiC、 TaN、TaN、 ZrN、Cr7C3、 Al2O3、Al、Ag、Ti、Au、Cu、Ni、Cr、 Ni-Cr等鋼、黃銅、鋁、不銹鋼、塑料、陶瓷、玻璃等首飾、表殼表帶、燈具、眼鏡、五金零件、汽車(chē)配件、電器零件等電子器件導(dǎo)體膜Re、Ta2N、Ta-Al、 Ta-Si、Ni-CrAl、Au、Mo、W、MoSi2、WSi2、TaSi2、TiSi2、Ag-Al-Ge、Al-Al-Al2O3-Au等Si片、陶瓷、塑料、玻璃、合金等薄膜電阻及引線、電子發(fā)射器件、隧道器件等介質(zhì)膜SiO2、 Si3N4、Al2O3、BaTiO3、P

4、bTiO3、ZnO、AlN、LiNbO3等表面鈍化、層間絕緣、電容、電熱線等半導(dǎo)體膜Si、-Si、Au-ZnS、GaAs、CdSe、CdS、PbS、InSb、Ge、Pb-Sn-Te等光電器件、薄膜三極管、發(fā)光管、磁電器件等超導(dǎo)膜Pb-B/Pb-Au、Nb3Ge、V3Si、Pb-In-Au、PbO/In2O3超導(dǎo)器件磁性材料及磁性記錄介質(zhì)-Fe2O3、Co-Ni、Co-Cr、MnBi、GdCo、GdFe、TbFe、Ni-Fe、Co-Zr-Nb非晶膜合金、塑料等磁記錄、磁頭材料、磁阻器件、光盤(pán)磁盤(pán)等顯示器件膜ZnS、Y2O3、Ag、Cu、Al、SiO2、Al2O3、Si3N4等玻璃等熒光顯象管、等

5、離子顯示、液晶顯示光導(dǎo)及光通訊Si3N4、Al、Ag、Au、Cu、TO、ZnO、SnO2、GdFe、TbFe、InAs、InSb、PbS金剛石等塑料、玻璃、陶瓷等保護(hù)、反射 、光開(kāi)關(guān)、光變頻、光記憶等太陽(yáng)能Au-ZnS、Ag-ZnS、CdS-Cu2S、SnO2等光電池、透明導(dǎo)電膜等潤(rùn)滑Au、Ag、Pb、Cu-Ad、Pb-Sn、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、MbS、MoS2-BN、M2S-石墨、Ag-MoS2等高溫合金、結(jié)構(gòu)合金、軸承鋼等超高真空、高溫、超低溫、無(wú)油潤(rùn)滑條件下工作、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、人造衛(wèi)星軸承、航天航空高溫旋轉(zhuǎn)器件包裝Cr、Al、Ag、Ni、TiN等紙、塑料、金屬等包

6、裝材料表面金屬化族元素碳化物氮化物氧化物硼化物硅化物磷化物IIIaaaBB4CBNB2O3B4SiBPAlAlNAl2O3AlPGaGaNGa2OGaPIVaCaSiSiCSi3N4SiO2bTiTiCTiNTiO2TiB2TiSi2TiPbZrZrCZrNZrO2ZrB2ZrSi2ZrPaSnSnO2bHfHfCHfNHfO2HfB2VbVVCVNbNbNbCNbNNb2O3NbB2NbSi2NbPbTaTaCTaNTa2O3TaB2TaSi2VIbCrbMoMo2CMoB2MoSi2bWWCWB2WSi2VIIbFeFe3CFe2NFe2O3Fe2BFe2Si金 屬 鍵 型共 價(jià) 鍵 型離

7、 子 鍵 型過(guò)渡族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等。如：TiC、VC、WC、TiN、TiB2。Al、Si、B的碳化物、氮化物、硼化物及金剛石等。如B4C、SiC、BN、C(金剛石)。Al、Zr、Ti、Be的氧化物等。如：Al2O3、ZrO2、BeO。名稱 密度（g/cm3）熔 點(diǎn)（）硬 度(HV或HK）彈性模量E(103kg/mm2)起始氧化溫度（） 導(dǎo)熱率W/(m. )熱膨脹系數(shù)（10-6/）金屬健型硬質(zhì)材料TiB24.503225300057 1300-1500 25.9587.8TiC4.3930672800-320032-47110016.66-25.008.0-8.6TiN5.4029

8、50210030-62 110020.83-29.169.4ZrC6.633445256041 7.0-7.4ZrN7.322982160052 7.2VC5.412648290044 7.3VN6.1121771560479.2NbC7.7836131800597.2NbN8.48220414004910.1TaC14.4839851550577.1Cr3C26.68181021504111.7CrN6.121050110041WC15.7227762000-235073500-800 29.163.8-3.9共價(jià)鍵型硬質(zhì)材料B4C2.5224503000-4000454.5（5.6）CBN

9、3.482970-322750006713603.14.8金剛石3.5238008000-10000936004.871.2-4.5SiC3.2227602600495.3Si3N43.19190017202913000.04-0.062.5AlN3.2622501230365.7離子健型硬質(zhì)材料Al2O33.9820472300-270040穩(wěn)定0.078.4TiO24.2518671100219.0ZrO25.762677120019穩(wěn)定0.004511（7.6）HfO210.229007806.5BeO3.0325501500399.0化合物類(lèi)別涂層材料沉積反應(yīng)系統(tǒng)鹵化物氣化溫度（）沉積

10、溫度（）碳化物B4CBCl3-CH4-H2BCl3 -30-01200-1300Cr7C3CrCl3-CxHy-H2CrCl3 100-130900-1200TiCTiCl4-CH4-H2TiCl4 20-801000-1100SiCSiCl4-CH4-H2SiCl4 -22-01025-2000ZrCZrCl4-C6H6-H2ZrCl4 300-3801200-1300WCWCl6-C6H5CH3-H2WCl6 320-3601000-1500氮化物BNBCl3-N2-H2BCl3 -30-01100-1500TiNTiCl4-N2-H2TiCl4 20-80900-1100ZrNZrCl4

11、-N2-H2ZrCl4 300-3501200-1500HfNHfCl4-N2-H2HfCl4 280-3501100-1300VNVCl4-N2-H2VCl4 50-1001100-1300Si3N4SiCl4-N2-H2SiCl4 -40-201000-1600氧化物Al2O3AlCl3-CO2-H2AlCl3 180-2501050-1200SiO2SiCl4-CO-H2SiCl4 -40-20800-1100ZrO2ZrCl4-CO-H2ZrCl4 300-350800-1100硼化物AlBAlCl3-BCl3-H2AlCl3 180-2501000-1300BCl3 -30-0TiB

12、2TiCl4-BCl3-H2TiCl4 20-80900-1200BCl3 -30-0硅化物TiSiTiCl4-SiCl4-H2TiCl4 20-80800-1200SiCl4 -40-20ZrSiZrCl4-SiCl4-H2ZrCl4 300-350800-1000SiCl4 -40-20VSiVCl4-SiCl4-H2VCl4 50-100900-1100SiCl4 -40-20a.950 b.1020 c.1100 物理性能數(shù)值分 子 量41.05密度/gcm-30.7828熔 點(diǎn) /-44.9沸 點(diǎn) /81.6在水中溶解度在有機(jī)溶劑中溶解度乙醇和乙醚24時(shí)蒸氣壓11.53KPa分 類(lèi)名

13、 稱氣體放電方式工件偏壓（V）工作氣壓（Pa）金屬離化率 （%） 真 空蒸發(fā)鍍 電阻蒸發(fā)鍍 電子槍蒸發(fā)電鍍 0 010-310-410-310-400離子鍍 活性反應(yīng)離子鍍 空心陰極離子鍍 熱絲陰極離子鍍 陰極電弧離子鍍 輝 光 放 電 熱 弧 光 放 電 熱 弧 光 放 電 冷場(chǎng)致弧光放電 103 50 100100 120 50 20010-110-210-110-210-110-210-110-2 5 - 1520 4020 4060 90磁 控濺射鍍 平衡靶磁控濺射 非平衡靶磁控濺射柱靶三極磁控濺射 射 頻 濺 射 輝 光 放 電 輝光放電+ 脈沖輝光放電+熱電子 射 頻 放 電100

14、 200100 200100 200010-110-210-110-210-110-210-110-2 5 10 15 30 10 20 10 15 帕（Pa） 托（Toor） 微 巴（bar) 物理大氣壓（atm） 1帕 1 7.50010-3 10 9.86910-6 1托 1.333102 1 1.333103 1.31510-3 1微巴 10-1 7.50010-4 1 9.86910-71物理大氣壓1.013105760.001.0131061工具名稱 涂層技術(shù)及材料使用條件效果涂層高速鋼滾刀 PVD/TiN刀具：df115A級(jí)加工材料：45鋼HB=180-210切削條件：刀具131

15、r/min、v=47m/min f=0.56mm/r、D=4.62mm壽命比未涂層滾刀提高3倍涂層硬質(zhì)合金刀片 PVD/TiALN刀 具：CNMP120408加工材料：NiCr19NbMo耐熱合金切削條件：v=100m/min、f=0.2mm/r、 ap=0.3mm,濕切削壽命比未涂層硬質(zhì)合金刀片提高3-5倍三角花鍵 滾齒刀 PVD/TiN-C3N4加工處理：38CrSi切 削 條 件 ： v=80r/min(16M)f=0.9mm/min ap=1.3mm比未涂層滾刀提高4倍涂層剃須刀片 PVD/Ti-DLC剃須刀、電剪刀、金屬假肢涂層高速鋼鉆頭 PCVD/TiN鉆 頭：6加工材料：GCr1

16、5、HB=260-280切削條件：v=23m/min、f=0.13mm/r、 ap =15mm壽命比未涂層鉆頭提高6.8倍涂層硬質(zhì)合金石油管螺紋梳刀 CVD/ TiN-TiC- TiCN-TiN刀 具：P8N3-2加工材料：N80高強(qiáng)度合金鋼、HB=250切削條件：v=150-200m/min分三次 走刀加工成形涂層梳刀可加工鋼管接頭150-200件，未涂層刀片不能加工涂層硬質(zhì)合金不重磨刀片 CVD/MT-TiCN- AL2O3-TiN刀 具：CNMG120408加工材料：SNCM439合金鋼、HB=270切削條件：v=300m/min、f=0.3mm/r、 ap=1.5mm干切削壽命比HT-

17、CVD涂層刀片提高1倍，比未涂層硬質(zhì)合金刀片提高5-6倍涂層硬質(zhì)合金不重磨刀片 CVD/ TiC- TiBN-TiN刀 具：TNMG160408加工材料：45鋼、HB=179-201切削條件：v=250m/min、f=0.27mm/r、ap=2mm,干切削壽命比一般涂層刀片提高了近1倍，比未涂層硬質(zhì)合金刀片提高4-5倍金剛石涂層整體硬質(zhì)合金立銑刀CVD/金剛石涂層刀 具：整體硬質(zhì)合金立銑刀加工材料：G-ALSi11切削條件：v=350m/min、ft=0.12mm、 ap=3mm壽命比未涂層整體硬質(zhì)合金立銑刀提高5-10倍涂層金剛石銑刀片（質(zhì)合金基體） PVD/多層金剛 石涂層刀具：銑刀片加工材料：G-ALSi17Cu4Mg合金切削條件：v=1500m/min、ft=0.125mm、ap=2.5mm壽命比一般金剛石涂層銑刀片提高30%，比PCD銑刀片提高2倍模具名稱涂層技術(shù)及材料使用條件效果涂層模具鋼冷沖模PVD/TiN沖制電子元件壽命比未涂層模具提高3-5倍涂層高速鋼冷擠壓模具PCVD/TiN冷擠壓ML10、15鋼壽命比未涂層模具提