Νέα επίστρωση εργαλείων PVD

Νέα επίστρωση εργαλείων PVD

TiAlN και AlTiN είναι επιχρίσματα εργαλείων PVD που σχηματίζονται με εναπόθεση Al σε TiN. Μέχρι τώρα, η αύξηση της περιεκτικότητας σε αλουμίνιο στις επίστρωσεις TiAlN και AlTiN για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας σε υψηλές θερμοκρασίες και της σκληρότητας των επιστρώσεων εργαλείων υπήρξε ένα σημαντικό τεχνικό ζήτημα που απασχολούν τους κατασκευαστές εργαλείων και τις εταιρείες επίστρωσης. Από το 1995, η σχετική διαδικασία απόθεσης ατμών έχει μελετηθεί και βελτιωθεί συνεχώς. Μέχρι το 2000, η αναλογία αλουμινίου προς τιτάνιο στις επικαλύψεις TiAlN και AlTiN είχε αυξηθεί από 1: 2 σε 3: 2, δηλαδή η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο είχε αυξηθεί από 33% σε 60%.

Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο στην επίστρωση, η εταιρία επικάλυψης Balzers με έδρα το Λιχτενστάιν ανέπτυξε μεγάλο αριθμό ερευνητικών και αναπτυξιακών εφαρμογών, εφευρέθηκε η τεχνολογία επικάλυψης αντικατάστασης στοιχείου τιτανίου με στοιχείο χρωμίου και εισήγαγε την επίστρωση AlCrN μονής στρώσης με την επωνυμία "BalinitAlcorna "το 2004. Η επικάλυψη AlCrN έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε αλουμίνιο από την γενική επίστρωση AlTiN και είναι κατάλληλη για μια ποικιλία εργαλείων κοπής από χάλυβα υψηλής ταχύτητας και καρβιδίου, συμπεριλαμβανομένων των εργαλείων ταχυτήτων, των άκρων και των λεπίδων άλεσης. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εργαλεία περιστροφής, αλλά μόνο σε ανθεκτικότητα στη θερμότητα και σταθερότητα διάχυσης εξαιρετικών υλικών μήτρας, όπως κεραμικά PCBN και Si3N4. Στην έκθεση του EMOHannover2005, η εταιρεία Balchas ξεκίνησε επίσης το προϊόν με την επωνυμία "BalinitHelica", το οποίο είναι μια πολυστρωματική επίστρωση AlCrN ειδικά σχεδιασμένη για εργαλεία διάτρησης. Αυτή η εξαιρετικά λεία επίστρωση μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε κράμα σκληρού κράματος ή υψηλής ταχύτητας από χάλυβα, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή στη φθορά και τη δύναμη διάτμησης του μπιτ, καθώς και βελτιώνοντας την απόδοση αφαίρεσης μαρκών του μπιτ.

Όταν παρατηρήθηκε η μικροδομή της τομής της επικάλυψης BalinitAlcorna σε μήτρα σκυροδεσμένου καρβιδίου με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), θα μπορούσε να φανεί καθαρά ότι το πάχος ήταν 3-4 m και η επικάλυψη ήταν μία μονή στρώση με συνεχή δομή. Στην εικόνα SEM της επίστρωσης BalinitHelica, η πολυστρωματική δομή επικάλυψης είναι σαφώς διακριτή. Το συνολικό πάχος της επίστρωσης πολλαπλών στρωμάτων Helica είναι περίπου 4 m, ενώ το 1 ~ 2 m είναι πιο κατάλληλο για μικρό κομμάτι μικρότερο από 1/8 "σε διάμετρο.

Αν και η επίστρωση PVD 100% Al2O3 (καθαρή αλουμίνα) παρέχει την καλύτερη θερμική προστασία για τα εργαλεία κοπής (τα συστατικά AlN σε επιχρίσματα AlTiN και AlCrN "μετατρέπονται" σε Al2O3 κατά την κατεργασία), αυτή η επικάλυψη έχει περιορισμένες εφαρμογές. Παρόλο που η τεχνολογία επικάλυψης PVDAl2O3 έχει κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και έχει χρησιμοποιηθεί για τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενου ρεύματος) στην εργαστηριακή κλίμακα του μικρού κλιβάνου αντίδρασης στην επίστρωση εργαλείου Al2O3PVD, αλλά τώρα στην εμπορική κλίμακα του μεγάλου κλιβάνου αντίδρασης Al2O3PVD η επίστρωση εξακολουθεί να είναι πολλά προβλήματα. Αυτό συμβαίνει επειδή το Al2O3, σε αντίθεση με άλλα αγώγιμα υλικά επίστρωσης, είναι μονωτήρας. Επομένως, η διαδικασία επίστρωσης PVD βασισμένη στην αρχή της εναπόθεσης πλάσματος απαιτεί εξωτερική τάση πόλωσης κατά τη διαδικασία εναπόθεσης επίστρωσης, δηλαδή πρέπει να υπάρχει κάποια διαφορά δυναμικού μεταξύ του επικαλυμμένου εργαλείου και της πηγής στόχου πλάσματος. Εν ολίγοις, οι μονωτικές ιδιότητες της αλουμίνας καθιστούν τη διαδικασία PVD μάλλον δύσκολο να ελεγχθεί. Επιπλέον, η οικονομία της επίστρωσης PVDAl2O3 είναι επίσης φτωχή.

Λόγω του περιορισμού της σταθερότητας της δομής επίστρωσης, η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο στην επίστρωση AlTiN έφτασε στην πραγματικότητα στη μέγιστη τιμή (περίπου 65%). Στις επικαλύψεις με βάση TiN, η κρυσταλλική δομή μετασχηματίζεται από κυβικό πλέγμα σε εξαγωνικό πλέγμα. Ωστόσο, στην επικάλυψη με βάση το CrN, η περιεκτικότητα σε αργίλιο μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω χωρίς αλλαγή της κρυσταλλικής δομής της επικάλυψης AlCrN.

Όπως και άλλες επικαλύψεις, η αντίσταση παραμόρφωσης των επικαλύψεων AlCrN εξαρτάται επίσης από το σχήμα πλέγματος του υλικού επικάλυψης. Η επίστρωση με κυβικό πλέγμα μπορεί να διατηρεί υψηλή κόκκινη σκληρότητα, δηλαδή, η επικάλυψη μπορεί να διατηρεί υψηλή σκληρότητα όταν εκτίθεται στη θερμοκρασία κοπής της διασύνδεσης εργαλείου / τεμαχίου εργασίας. Μόλις η κρυσταλλική δομή της επικάλυψης μετασχηματιστεί σε ένα εξαγωνικό πλέγμα, η σκληρότητα της επίστρωσης θα μειωθεί λόγω της μείωσης της αντοχής παραμόρφωσης. TiAlN σκληρότητα της επίστρωσης σε περίπου 800 ℃ ή έχουν πέσει απότομα, επίστρωση AlTiN όταν η θερμοκρασία είναι μικρότερη από 900 ℃ , το φαινόμενο της σκληρότητας είναι χαμηλότερη? Και κατά τη στιγμή της θερμοκρασίας 1100 ℃ επίστρωση AlCrN μπορεί να διατηρήσει ακόμα τη σκληρότητα του. Ακόμα και κάτω από την υψηλή θερμοκρασία των 1100 ℃ , μπορεί επίσης να προστατεύσει το Matrix επικάλυψης AlCrN χωρίς εργαλεία. Η επίστρωση σειράς Balzers AlCrN έχει επίπεδο σκληρότητας 2800 ~ 3200HV με φορτίο 50g.

Επειδή το AlCrN επικάλυψη υψηλή κόκκινη σκληρότητα, έτσι ώστε να μπορεί να διατηρήσει μια σταθερή απόδοση κάτω από εξαιρετικά υψηλό θερμικό φορτίο, έτσι AlCrN εργαλείο επικάλυψης από άλλους τύπους επιδόσεων επεξεργασίας εργαλείο επικάλυψης είναι καλύτερη, ειδικά σε υψηλή ταχύτητα κοπής, ξηρό (ή σχεδόν ξηρό) παρέχει περισσότερα πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, τα πειράματα κοπής που διενεργήθηκαν από τα εργαστήρια κοπής Balzers έδειξαν ότι όταν το τεμάχιο χάλυβα Ck45 αλέστηκε με ταχύτητα 200m / min και 400m / min αντίστοιχα, η διάρκεια ζωής του φρεζαρίσματος με επικάλυψη AlCrN ήταν πολύ μεγαλύτερη από εκείνη του το φρεζάρισμα με επίστρωση TiAlN. Εντούτοις, υπάρχουν εξαιρετικές εξαιρέσεις στην επεξεργασία των υλικών κατεργασμένων με υψηλή σκληρότητα (όπως χαλύβδινο καλούπι), η απόδοση της επίστρωσης AlTiN είναι καλύτερη από την επίστρωση AlCrN (η διάρκεια ζωής του εργαλείου αυξήθηκε κατά 20% ~ 40%, ενώ η τιμή του εργαλείου μειώθηκε κατά περίπου 25%). Ωστόσο, όταν η κατεργασία υλικών με χαμηλή σκληρότητα (<54hrc) (όπως="" ο="" κραματοποιημένος="" χάλυβας="" και="" ο="" χυτοσίδηρος)="" και="" τα="" υλικά="" με="" υψηλό="" ιξώδες="" (όπως="" χάλυβας="" χαμηλής="" περιεκτικότητας="" σε="" άνθρακα="" και="" ανοξείδωτο="" χάλυβα),="" η="" απόδοση="" κοπής="" της="" επίστρωσης="" alcrn="" είναι="" σημαντικά="" υψηλότερη="" από="" αυτή="" του="" altin="" (η="" διάρκεια="" ζωής="" του="" εργαλείου="" μπορεί="" να="" αυξηθεί="" κατά="" 25%="" ~="" 100%="" κάτω="" από="" την="" ίδια="" ταχύτητα="" κοπής="" και="">

Επιπλέον, η επίστρωση AlCrN συνιστάται επίσης για την κατεργασία τεμαχίων (όπως ανοξείδωτο χάλυβα) που παράγουν μακριές μάρκες, επειδή οι μακριές μάρκες έχουν μεγαλύτερη επαφή με την εμπρόσθια επιφάνεια κοπής του εργαλείου κατά τη διαμόρφωση και την αύξηση του βαθμού επαφής μεταξύ του εργαλείου και το τεμάχιο εργασίας θα παράγει πολλή θερμότητα κοπής. Ωστόσο, η επίστρωση AlCrN έχει μικρό συντελεστή τριβής, ο οποίος μπορεί να μειώσει την πρόσφυση μεταξύ του εργαλείου κοπής και του τσιπ και να μειώσει τη θερμότητα κοπής.

Επιπλέον, σε σύγκριση με την επικάλυψη με βάση κασσίτερο, η επίστρωση AlCrN μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στη φθορά εργαλείων και στη λειτουργία σχηματισμού τσιπ κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, δηλαδή η φθορά της οπίσθιας επιφάνειας του εργαλείου (VB) με επικάλυψη AlCrN είναι σημαντικά μικρότερη από το εργαλείο με επικάλυψη TiAlN, KB) της αυλάκωσης φθοράς είναι μικρή, αλλά το βάθος (ΚΤ) της αυλάκωσης φθοράς αυξάνεται.

IKS PVD, μηχανή επικάλυψης εργαλείων, επικοινωνήστε μαζί μας τώρα, iks.pvd @ foxmail.com