Нов PVD инструмент покритие

Нов PVD инструмент покритие

TiAlN и AlTiN са PVD инструментални покрития, получени чрез нанасяне на Al в TiN. Досега увеличаването на съдържанието на алуминий в TiAlN и AlTiN покритията за повишаване на устойчивостта на висока температура и твърдостта на инструменталните покрития е основен технически проблем, засягащ производителите на инструменти и компаниите за покрития. От 1995 г. насам, свързаният с отлагането на пара процес е непрекъснато проучен и подобрен. До 2000 г. съотношението на алуминий към титан в TiAlN и AlTiN покрития се е увеличило от 1: 2 до 3: 2, т.е. съдържанието на алуминий се е увеличило от 33% до 60%.

С цел по-нататъшно подобряване на съдържанието на алуминий в покритието, базираната в Лихтенщайн компания Balzers разработи голям брой проучвания и разработки, изобретява технологията на покритие за замяна на титанов елемент с хромов елемент и въведе еднослойно покритие AlCrN, наречено "BalinitAlcorna" През 2004 г. покритието на AlCrN е с по-високо съдържание на алуминий от общото покритие на AlTiN и е подходящо за различни високоскоростни режещи инструменти от метал и карбид, включително плотове за зъбни колела, крайни фрези и фрезови ножове. В допълнение, той може да се използва за струговане на инструменти, но само за устойчивост на топлина и устойчивост на дифузия на отлични матрични материали, като PCBN и Si3N4 керамика. В изложението на EMOHannover2005 компанията на балката стартира и продукта, наречен "BalinitHelica", който е многослойно покритие AlCrN, специално проектирано за сондажни инструменти. Това супер гладко покритие може да бъде приложено към всяка твърда сплав или високоскоростна стоманена битка, което значително подобрява износоустойчивостта и якостта на срязване на бита, както и подобрява ефективността на отстраняване на стружката.

Когато микроструктурата на секцията на покритието BalinitAlcorna върху циментираната карбидна матрица се наблюдава чрез сканиращ електронен микроскоп (SEM), ясно се вижда, че дебелината е 3 ~ 4 m и покритието е един слой с непрекъсната структура. В SEM изображението на BalinitHelica покритието многослойната покривна структура е ясно различима. Общата дебелина на многослойното покритие на Helica е приблизително 4 m, докато 1 ~ 2 m е по-подходяща за малко количество по-малко от 1/8 "в диаметър.

Въпреки че 100% Al2O3 (чисто алумоокис) PVD покритие осигурява най-добрата термична защита за режещи инструменти (AlN компоненти в AlTiN и AlCrN покрития "конвертират" в Al2O3 по време на обработка), това покритие има ограничени приложения. Въпреки че PVDAl2O3 технологията на покритие е патентована, и е била използвана при използване на променливотоково захранване (или импулсно DC захранване) в лабораторния мащаб на малка пещ за реакция върху покритието на Al2O3PVD, но сега в търговски мащаб на голяма реакционна пещ Al2O3PVD покритието все още има много проблеми. Това е така, защото Al2O3, за разлика от други проводящи покривни материали, е изолатор. Следователно, процесът на PVD покритие, основан на принципа на плазменото отлагане, изисква външно напрежение при отлагане на покритието, т.е. трябва да има определена потенциална разлика между покрития инструмент и източника на плазма. Накратко, изолационните свойства на алуминиевия оксид правят процеса на PVD доста труден за контрол. Освен това икономичността на PVDAl2O3 покритието също е лоша.

Поради ограничаването на стабилността на структурата на покритието, съдържанието на алуминий в AlTiN покритието действително е достигнало максималната стойност (около 65%). В покритията на базата на TiN кристалната структура се трансформира от кубична решетка в хексагонална решетка. В покритието на базата на CrN обаче съдържанието на алуминий може да бъде допълнително увеличено без промяна на кристалната структура на AlCrN покритието.

Подобно на други покрития, съпротивлението на деформация на AlCrN покритията също зависи от формата на решетката на покривния материал. Покритието с кубична решетка може да поддържа висока червена твърдост, т.е. покритието може да поддържа висока твърдост, когато е изложена на температурата на рязане на инструмента / интерфейса на детайла. След като кристалната структура на покритието се трансформира в хексагонална решетка, твърдостта на покритието ще бъде намалена поради намаляването на устойчивостта на деформация. TiAlN твърдост на покритието при около 800 ℃ или рязко паднала, AlTiN покритие, когато температурата е по-малка от 900 ℃ , явлението твърдост е по-ниско; И по време на температурата на 1100 ℃ AlCrN покритие може да запази твърдостта си. Дори и при висока температура от 1100 ℃ , също така може да се предпази матрицата за покритие на AlCrN без инструменти. Покритието на серията Balzers AlCrN има ниво на твърдост 2800 ~ 3200HV при натоварване от 50g.

Тъй като покритието AlCrN е с висока червена твърдост, така че да може да поддържа стабилна работа при изключително високи термични натоварвания, така че AlCrN покриващото средство от другите видове инструменти за обработка на покрития е по-добро, особено при високоскоростно рязане, сухо (или квази-сухо) рязане условия повече предимства. Например, експериментите за рязане, извършени от лабораториите на Balzers за рязане, показаха, че когато стоманената заготовка Ck45 е прецизно фрезована при скорости от 200m / min и 400m / min съответно, експлоатационният живот на фрезата с покритие AlCrN е много по-дълъг от този на фреза с покритие TiAlN. Въпреки това, има изключения, при обработката на материали с висока твърдост (54HRC) (като стоманена форма), ефективността на AlTiN покритието е по-добра от AlCrN покритието (животът на инструмента се увеличава с 20% до 40%, докато цената на инструмента намалява с около 25%). Въпреки това, при обработка на материали с ниска твърдост (<54hrc) (като="" легирана="" стомана="" и="" чугун)="" и="" материали="" с="" висок="" вискозитет="" (като="" нисковъглеродна="" стомана="" и="" неръждаема="" стомана),="" ефективността="" на="" рязане="" на="" alcrn="" покритие="" е="" значително="" по-висока="" от="" тази="" на="" altin="" покритие="" (животът="" на="" инструмента="" може="" да="" се="" увеличи="" с="" 25%="" ~="" 100%="" при="" същата="" скорост="" на="" рязане="" и="">

Освен това, AlCrN покритието се препоръчва и за обработване на материали за обработване на детайли (като неръждаема стомана), които произвеждат дълги чипове, тъй като дългите чипове имат по-голям контакт с предната режеща повърхност на инструмента по време на формоването и увеличаването на степента на контакт между инструмента и заготовката ще генерира много топлина на рязане. Въпреки това, AlCrN покритието има малък коефициент на триене, който може да намали сцеплението между режещия инструмент и чипа и да намали топлината на рязане.

Освен това, в сравнение с покритието на калаено покритие, AlCrN покритието може да доведе до промени в износването на инструмента и в режим на формоване на стружките по време на обработката, т.е. износването на задната повърхност на инструмента с покритие на AlCrN (VB) е значително по-малко от инструмента с покритие TiAlN и ширината ( KB) на износване жлеб е малък, но дълбочината (KT) на износване канал е увеличен.

IKS PVD, Машина за покритие на инструменти, свържете се с нас сега, iks.pvd @ foxmail.com