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苏州回收钨钢:涂层硬质合金CVD PVD涂层知识

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编辑时间 : 2020-10-28

     众所周知,涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高了金属切削效率。据了解,在切削刀具主流材料的硬质合金中,涂层硬质合金刀具占了80%,而其中CVD(化学涂层)又占了60%~65%,其余为PVD(物理涂层)。

    一、硬质合金涂层刀具

    硬质合金刀具的硬涂层可提高刀具寿命和生产率。化学气相沉积(CVD)技术已从早期的单涂层发展到现在的由Tic、TiN、TiCN和Al2O3复合多涂层,而且通过选择涂层的顺序及涂层的总厚度来满足特种金属切削的要求,尤其是Al2O3涂层可提供包括高的抗扩散性磨损、优良的抗氧化性和高的热硬度等极好的高温性能,所以在铸铁及钢等材料高速加工获得广泛应用。

    二、硬质合金涂层刀具市场分析

    从刀具行业的统计数据可以看出,未来硬质合金所占比率将逐步增大。而高速钢产品的比率将逐步减少。据日本刀具协会的统计数据显示,中国已经成为世界上最大的机床消费国,紧接着为日本、美国、意大利等。从刀具产值来看,硬质合金刀具的产量近年持续增长,而高速钢刀具开始呈现下降趋势,硬质合金的进出口量均显着增长,主要的出口对象为亚洲,其次为欧洲,然后为北美及其他地区。

    高速加工已被普遍认为是提高产量、降低制造成本的加工技术。干式加工或微量润滑概念是如今加工业为减少环保及生产成本的主要目标。对刀具制造商和涂层供应商而言,最重要的是生产率。切削性能(切削速度,单位时间切削量)提高20%,制造成本将减少15%。越来越严苛的加工要求需要刀具材料和涂层进一步发展,改善加工条件及改进刀具设计。目前面对的挑战及需要改进的地方主要包括:机械和结构特性:硬度、强度、耐磨性;热和化学特性:耐热性、绝缘性、催化性;生物特性:适应性、杀虫特性;电子和光学特性:反射性、透明性等。近年来,(Ti,Al)涂层的硬质合金刀具在高性能刀具市场上已经占据了主导地位。在某些特殊应用场合的高需求促进了特殊涂层或精确涂层的发展。

    三、硬质合金涂层刀具市场发展趋势

    “纳米”一词源自希腊语的“矮子”,1纳米等于10的负9次方米,纳米技术是指设计、生产能够将物质结构的外型及尺寸控制在纳米级的装置和系统,其范围界定在0.1~100nm范围内。纳米之所以重要主要有两点原因,一是其表面/体积比使其具备了独特的表面特性优势;二是量子效应。

    纳米材料和纳米结构材料的主要形式有:原子簇、纳米粒子、纳米层、纳米纤维;多层式(层的厚度在纳术级范围内);纳米结构涂层或纳米涂层;纳米结构的粒状材料等。纳米级涂层:涂层至少有一个尺寸(如晶粒或独立的层)小于100nm。

    纳米晶粒涂层比传统的粗粒涂层具有更低的磨损率、更高的硬度和强度,微小的颗粒尺寸改变了涂层的破裂形式和材料去除机制,但关健问题是在热应力下保持颗粒的尺寸。纳米混合涂层包含至少两个相位(晶相和非晶相)或两个结晶状态。尺寸、体积和纳米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要优化,以找到在超硬度和强度间的平衡点,需要考虑热稳定性,在涂层过程中及后来的阶段显示出的非混合性、分解拐点和偏析现象。纳米多层结构由不同材料的纳米层交替组成,具有各向异性的特性,加强了单层镀层的性能,通过不同的交替层相互辅助,改善了涂层特性。

    据相关业内人士乐观估计,在未来6~7年间纳米技术所创造的价值将达到30亿美元,即使是悲观的估计也可达到10亿美元。

    涂层硬质合金自问世以来,在机械加工刀具方面得到了广泛应用,显著提高了金属切削加工效率。尽管中国的刀具涂层技术与工业发达国家相比尚有一定的差距,但是只要我们努力提高刀具涂层技术和应用技术的水平,大力推广应用涂层刀具,就一定能促进切削加工和机械制造水平的提高。小编相信我国的硬质合金刀具市场前景一定会非常可观。


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