Nowa powłoka narzędzia PVD

Nowa powłoka narzędzia PVD

TiAlN i AlTiN są powłokami narzędziowymi PVD utworzonymi przez osadzenie Al w TiN. Do tej pory zwiększenie zawartości aluminium w powłokach TiAlN i AlTiN w celu zwiększenia odporności na wysokie temperatury i twardości powłok narzędziowych było głównym problemem technicznym dotyczącym producentów narzędzi i firm zajmujących się powlekaniem. Od 1995 r. Związany z tym proces osadzania z fazy gazowej jest stale badany i ulepszany. W 2000 r. Stosunek aluminium do tytanu w powłokach TiAlN i AlTiN wzrósł z 1: 2 do 3: 2, co oznacza, że zawartość aluminium wzrosła z 33% do 60%.

W celu dalszej poprawy zawartości aluminium w powłoce, firma z siedzibą w Liechtensteinie, firma Balzers, opracowała wiele badań i rozwoju, wynalazła technologię powlekania elementów tytanowych pierwiastkiem chromowym i wprowadziła jednowarstwową powłokę AlCrN o nazwie „BalinitAlcorna „w 2004 r. Powłoka AlCrN ma wyższą zawartość aluminium niż ogólna powłoka AlTiN i nadaje się do wielu szybkotnących narzędzi skrawających ze stali i węglika, w tym płyt zębatych, frezów końcowych i ostrzy frezujących. Ponadto może być stosowany do narzędzi tokarskich, ale tylko pod względem odporności na ciepło i stabilności dyfuzji doskonałych materiałów matrycowych, takich jak ceramika PCBN i ceramika Si3N4. Na wystawie EMOHannover2005 firma Balchas wprowadziła również na rynek produkt o nazwie „BalinitHelica”, który jest wielowarstwową powłoką AlCrN specjalnie zaprojektowaną do narzędzi wiertniczych. Ta super gładka powłoka może być nakładana na dowolny bit ze stopu twardego lub stali szybkotnącej, znacznie zwiększając odporność na ścieranie i ścinanie świdra, a także poprawiając wydajność usuwania wiórów.

Gdy mikrostrukturę przekroju powłoki BalinitAlcorna na matrycy z węglika spiekanego obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), można było wyraźnie zauważyć, że grubość wynosiła 3 ~ 4 m, a powłoka była pojedynczą warstwą o ciągłej strukturze. W obrazie SEM powłoki BalinitHelica, wielowarstwowa struktura powłoki jest wyraźnie dostrzegalna. Całkowita grubość wielowarstwowej powłoki Helica wynosi około 4 m, podczas gdy 1 ~ 2 m jest bardziej odpowiednia dla małego bitu o średnicy mniejszej niż 1/8 ".

Chociaż powłoka PVD 100% Al2O3 (czysty tlenek glinu) zapewnia najlepszą ochronę termiczną dla narzędzi skrawających (komponenty AlN w powłokach AlTiN i AlCrN „przekształcają się” w Al2O3 podczas obróbki), powłoka ta ma ograniczone zastosowania. Chociaż technologia powlekania PVDAl2O3 została opatentowana i została wykorzystana w zastosowaniu zasilania ac (lub zasilacza impulsowego prądu stałego) w skali laboratoryjnej małego pieca reakcyjnego na powłoce narzędzia Al2O3PVD, ale teraz w skali przemysłowej dużego pieca reakcyjnego Al2O3PVD Powłoka nadal stanowi wiele problemów. Dzieje się tak, ponieważ Al2O3, w przeciwieństwie do innych przewodzących materiałów powłokowych, jest izolatorem. Dlatego też proces powlekania PVD oparty na zasadzie osadzania plazmy wymaga zewnętrznego napięcia polaryzacji podczas procesu osadzania powłoki, to znaczy musi istnieć pewna różnica potencjałów między powleczonym narzędziem a docelowym źródłem plazmy. Krótko mówiąc, właściwości izolacyjne tlenku glinu utrudniają proces PVD. Ponadto oszczędność powłoki PVDAl2O3 jest również niska.

Ze względu na ograniczenie stabilności struktury powłoki zawartość aluminium w powłoce AlTiN osiągnęła wartość maksymalną (około 65%). W powłokach opartych na TiN struktura krystaliczna jest przekształcana z sieci sześciennej w sieć sześciokątną. Jednak w powłoce opartej na CrN zawartość aluminium można dalej zwiększać bez zmiany struktury krystalicznej powłoki AlCrN.

Podobnie jak inne powłoki, odporność na odkształcenia powłok AlCrN zależy również od kształtu siatki materiału powłokowego. Powłoka z siatką sześcienną może utrzymywać wysoką twardość czerwoną, to znaczy powłoka może utrzymywać wysoką twardość po wystawieniu na działanie temperatury skrawania interfejsu narzędzie / przedmiot obrabiany. Po przekształceniu struktury krystalicznej powłoki w sieć sześciokątną, twardość powłoki zostanie zmniejszona z powodu zmniejszenia odporności na odkształcenia. Twardość powłoki TiAlN na około 800 ℃ lub gwałtownie spadła, powłoka AlTiN, gdy temperatura jest niższa niż 900 ℃ , zjawisko twardości jest niższe; A w czasie temperatury 1100 coating powłoka AlCrN wciąż może zachować swoją twardość. Nawet w wysokiej temperaturze 1100 ° C można również chronić matrycę powłokową AlCrN bez użycia narzędzi. Powłoka serii Balzers AlCrN ma poziom twardości 2800 ~ 3200HV przy obciążeniu 50g.

Ponieważ powłoka AlCrN charakteryzuje się wysoką twardością czerwoną, dzięki czemu może utrzymać stabilną wydajność przy ekstremalnie wysokim obciążeniu termicznym, więc narzędzie do powlekania AlCrN niż inne rodzaje obróbki narzędzi do powlekania jest lepsze, zwłaszcza przy cięciu z dużą prędkością, cięciu suchym (lub quasi-suchym) warunki więcej korzyści. Na przykład eksperymenty cięcia przeprowadzone przez laboratoria tnące firmy Balzers wykazały, że gdy stalowy element obrabiany Ck45 był precyzyjnie frezowany z prędkością odpowiednio 200 m / min i 400 m / min, okres użytkowania powlekanego frezu AlCrN był znacznie dłuższy niż w przypadku frez powlekany TiAlN. Istnieją jednak wyjątki, jeśli chodzi o przetwarzanie materiałów obrabianych o wysokiej twardości (54HRC) (takich jak stalowa forma), wydajność powłoki AlTiN jest lepsza niż powłoka AlCrN (trwałość narzędzia wzrosła o 20% ~ 40%, podczas gdy cena narzędzia spadła o około 25%). Jednak przy obróbce materiałów o niskiej twardości (<54hrc) (takich="" jak="" stal="" stopowa="" i="" żeliwo)="" oraz="" materiałów="" o="" wysokiej="" lepkości="" (takich="" jak="" stal="" niskowęglowa="" i="" stal="" nierdzewna),="" wydajność="" cięcia="" powłoki="" alcrn="" jest="" znacznie="" wyższa="" niż="" w="" przypadku="" altin="" powłoka="" (trwałość="" narzędzia="" można="" zwiększyć="" o="" 25%="" ~="" 100%="" przy="" tej="" samej="" prędkości="" skrawania="" i="">

Ponadto powłoka AlCrN jest również zalecana do obróbki materiałów obrabianych (takich jak stal nierdzewna), które wytwarzają długie wióry, ponieważ długie wióry mają większy kontakt z przednią powierzchnią tnącą narzędzia podczas formowania oraz wzrost stopnia kontaktu między narzędziem a przedmiot obrabiany wygeneruje dużo ciepła cięcia. Jednakże powłoka AlCrN ma mały współczynnik tarcia, który może zmniejszyć przyczepność między narzędziem tnącym a wiórem i zmniejszyć ciepło cięcia.

Ponadto, w porównaniu z powłoką na bazie cyny, powłoka AlCrN może prowadzić do zmian zużycia narzędzi i trybu formowania wiórów podczas przetwarzania, to znaczy, że zużycie powierzchni narzędzia powlekanego AlCrN (VB) jest znacznie mniejsze niż narzędzie powlekane TiAlN, a szerokość ( KB) rowka zużycia jest mały, ale głębokość (KT) rowka zużycia jest zwiększona.

IKS PVD, maszyna do powlekania narzędzi, skontaktuj się z nami teraz, iks.pvd @ foxmail.com