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1 刀具塗層技術的應用
目前，機械加工企業大都已經或正在認識到刀具採用塗層技術是提高切削效率、降低加工成本的有效途徑。 隨著塗層技術裝備的改進，塗層費用已比初期下降1/2-1/3，因此，塗層技術的應用將使刀具品種不斷增多，塗層刀具在刀具總量中所佔的比例也將不斷擴 大。
從 塗 層刀具(塗層硬質合金和塗層高速鋼刀具)在全部使用刀具中所佔比例來看，工廠規模不同，該項比例的大小也不 同。國外規模較大、管理較好的工廠，每月所耗刀具塗層費用大於5萬美元，塗層刀具佔其全部使用(或 銷售)刀具的85%；規模較小的工廠每月所耗刀具塗層費用則在5萬美元以下，塗層刀具佔其全部刀具的 55%。目前，我國祇有幾個大型硬質合金廠有CVD塗層設備，而且塗層刀片所佔比例不大。在PVD塗層高速鋼刀具方面，國內主要用於套裝麻花鑽及齒輪刀具 的塗層處理，估計塗層套裝麻花鑽已佔全磨製 麻花鑽總量的50%左右。以江蘇丹陽飛達、天工兩個大型工具集團為例，每年麻花鑽塗層費用均超過 500萬元人民幣，約有20台PVD設備供麻花鑽塗層使用。國內主要齒輪刀具廠均擁有PVD設備， 為本廠產品塗層服務，加上齒輪製造廠自身在鄰近塗層廠塗層的刀具，齒輪刀具中塗層刀具的比例已大於 60%。近年來，齒輪刀具刃磨後進行重塗以提高切削效率的概念已逐漸被齒輪加工業認可，因此，今後 齒輪刀具的塗層量必將進一步增加。
隨 著塗層技術的推廣應用，在工業集中地區建立塗層中心(或塗層工廠)的工作已得到很大發展，在工業發達國家已有上百個塗層中心在運轉，每個塗層中心均擁有 數台PVD及CVD設備。如Balzers、Multi-Arc這兩家著名的刀具塗層設備製造公司 (生產PVD設備)在世界各地建立了很多塗層中心，兩家公司在塗層中心的收入比他們銷售塗層設備的收入更豐 厚。目前，國內雖已有不少塗層工廠，如僅江蘇丹陽地區就有6家塗層工廠，但技術水平和規模均達不到 塗層高品質刀具的要求。因此，當務之急是在國內建立具有開發能力和高技術水平的塗層中心，其塗層業 務也應從刀具擴展至模具、機械零件及高檔飾品。
2 塗層技術的新發展
縱 觀CVD、PVD技術的發展過程，可以發現幾個共性規律。當 第一代CVD TiC塗層硬質合金刀片及PVD TiN塗層刀具進入市場後，首先要解決的問題是設計製造出穩定可靠的批量塗層刀具的技術裝備，並逐步加以完善，以滿足市場需求；其次是開發新一代塗層成 分，進一步提高塗層刀具的切削效率；第三階段是研製多層塗層及控制技術，使刀具表層具有多種塗層材料的綜合物理機械性能，從而滿足加工不同金屬的需 求。人們開始研究新的塗層時，均把目光投向過渡族元素碳、氮化物，因為它們均具有較高的硬度，表1所列為耐 磨化合物的部分物理機械性能。採用CVD、 PVD技術製備這些塗層並不困難，關鍵是塗層質量能否發揮出其自身應有的性能及在切削過程中所起的抗磨損作用。
表1 幾種材料的物理機械性能
材料熔點
(°C)密度
(g/cm³)硬度
(HV)彈性模量
(kN/mm²)線脹係數
(10 -6 /K)抗高溫
氧化性能
TiC30674.93 2800 470 8.0 一般
TiN 29505.40 2100 590 9.4 一般
TiB2 3225 4.50 3000 560 7.8 一般
ZrN 2982 7.32 1600 510 7.2 較好
CrN 1650 6.12 pan>400 一般
Al 2 O 3 2047 3.98 2100 400 8.4很好
硬質合金 1700
~1800 4.5~5.6 差
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