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邹小姐：13326633089 -
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随着工(gong)(gong)(gong)业(ye)生(sheng)产技术的(de)(de)发展(zhan)，现代机(ji)械(xie)(xie)制造业(ye)对机(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)提出了更高(gao)的(de)(de)要求，理想的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)切(qie)削(xue)刀(dao)(dao)具(ju)应(ying)具(ju)有高(gao)切(qie)削(xue)速(su)度、长(zhang)寿命、高(gao)精度等(deng)优(you)良性(xing)能。传统工(gong)(gong)(gong)业(ye)用刀(dao)(dao)具(ju)通(tong)常采用高(gao)速(su)钢或硬质(zhi)合(he)金等(deng)材(cai)料，其切(qie)削(xue)性(xing)能及寿命需(xu)要进一步提升(sheng)，刀(dao)(dao)具(ju)表(biao)面涂(tu)层(ceng)技术由此应(ying)运而生(sheng)，通(tong)过化学或物理方法(fa)在刀(dao)(dao)具(ju)表(biao)面形成具(ju)有高(gao)硬度、低摩擦因(yin)数、高(gao)接合(he)力的(de)(de)涂(tu)层(ceng)，即“硬质(zhi)涂(tu)层(ceng)”，从而提高(gao)切(qie)削(xue)刀(dao)(dao)具(ju)切(qie)削(xue)性(xing)能，延长(zhang)使用寿命，提高(gao)机(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)效率。
一(yi)、表面硬质涂层的优势
刀具表面(mian)涂层技术具有(you)以下特点：
（1）可以在不降(jiang)低刀具强度的前提下大(da)幅提高刀具表面硬度，目前所能达(da)到的显微(wei)硬度已经接近100GPa；
（2）润滑薄膜(mo)具有良好的固(gu)相润滑性能，可(ke)以有效(xiao)改善加工(gong)质量，同时适用于干(gan)式切削加工(gong)；
（3）涂层具(ju)有突出(chu)的高(gao)温抗氧化(hua)性(xing)及化(hua)学稳定(ding)性(xing)，使切削加工速度不断提高(gao)；
（4）作为刀具(ju)制造的最终工(gong)序，对刀具(ju)精度(du)几乎没有影响，并可以进行重复涂层。
目前，在(zai)工业(ye)发(fa)达(da)国家，涂层(ceng)刀具市(shi)场占有(you)率(lv)已达(da)80%以上，数(shu)控机床中所使(shi)用的切削刀具90%以上都是涂层(ceng)刀具。
二、硬(ying)质涂(tu)层制备方法(fa)
目(mu)前常(chang)用的(de)涂层方(fang)法(fa)主要有化学(xue)气(qi)相沉(chen)积法(fa)和物(wu)理气(qi)相沉(chen)积法(fa)，两种(zhong)方(fang)法(fa)有各自的(de)技(ji)术特点(dian)，主要优(you)缺点(dian)如下表：
三、超硬涂层材料(liao)的类(lei)型(xing)
一(yi)般将(jiang)显微硬(ying)(ying)度(du)超(chao)过40GPa的硬(ying)(ying)质(zhi)涂(tu)(tu)(tu)层(ceng)称为(wei)超(chao)硬(ying)(ying)涂(tu)(tu)(tu)层(ceng)，常(chang)用超(chao)硬(ying)(ying)材料有(you)金(jin)刚石、类金(jin)刚石、立方氮化硼等(deng)，另外一(yi)些纳(na)米复合涂(tu)(tu)(tu)层(ceng)也可达(da)到很高的硬(ying)(ying)度(du)，受到广泛的关注和(he)研究。
常用涂层材料硬度范围
1.金刚(gang)石
金(jin)(jin)刚(gang)石是自然界中硬度最高的(de)物质，具(ju)有高耐磨性、低摩擦因数、高化(hua)学惰性等特(te)性。在(zai)硬质合金(jin)(jin)刀具(ju)领域中，金(jin)(jin)刚(gang)石涂(tu)层有较为成熟的(de)应用(yong)，如(ru)聚晶(jing)金(jin)(jin)刚(gang)石刀具(ju)、金(jin)(jin)刚(gang)石厚膜焊接刀具(ju)、金(jin)(jin)刚(gang)石涂(tu)层刀具(ju)等。
金刚石涂层常采用各(ge)种化学气相沉积法沉积，如热(re)丝化学气(qi)相沉积法(fa)、等(deng)离子体化学气(qi)相沉积法(fa)，在(zai)车用铝合金(jin)、特种材料加工、刀具工业化等(deng)方面有广泛应用。需要注意的是，硬质合金(jin)中钴(gu)相的(de)存(cun)在，以及金(jin)刚石(shi)涂(tu)(tu)层(ceng)与基(ji)体(ti)(ti)热膨胀(zhang)系数的(de)差别，导致(zhi)金(jin)刚石(shi)涂(tu)(tu)层(ceng)与基(ji)体(ti)(ti)的(de)接合(he)力(li)较差，金(jin)刚石(shi)涂(tu)(tu)层(ceng)容易(yi)脱落，这是(shi)金(jin)刚石(shi)涂(tu)(tu)层(ceng)刀具的(de)致(zhi)命缺(que)陷。
金刚石涂层(ceng)的制(zhi)备技术(shu)
2.类金(jin)刚(gang)石
类金刚石(shi)是一(yi)种性(xing)质介(jie)于(yu)金刚石和石墨之间的亚稳(wen)态非(fei)晶碳，具有硬度(du)高、摩擦因数低、膜(mo)层致密性(xing)好、化学性(xing)质稳(wen)定等优良(liang)性(xing)能。类金(jin)刚石(shi)涂层作为一种理想的涂层材料，被广泛应用于硬质(zhi)合金刀具(ju)。
目前，类金刚石(shi)涂层(ceng)主要面(mian)临两方面(mian)问题(ti)：一是(shi)类金刚石(shi)涂层(ceng)的涂层(ceng)基体(ti)接合力
差，生产过程中产生的(de)(de)高(gao)应力和高(gao)硬度会导致变形；二是类(lei)金(jin)刚石(shi)涂层(ceng)的(de)(de)热稳(wen)定(ding)性差，当温度超过400℃时，类(lei)金(jin)刚石(shi)的(de)(de)晶体(ti)结(jie)构(gou)会向石(shi)墨(mo)结(jie)构(gou)转变，造成涂层(ceng)结(jie)构(gou)不稳(wen)定(ding)。针对(dui)以(yi)上两种缺陷，目前的(de)(de)解决(jue)办法(fa)是通过掺(chan)杂改(gai)变(bian)性能。例如(ru)采用金属、硅等(deng)作为(wei)过渡层，可提高类(lei)金刚(gang)石涂层与(yu)基体(ti)间的接合力，对涂层性质进行一些改(gai)善。
类(lei)金刚(gang)石等碳(tan)系材料(liao)的差(cha)异
3.立(li)方氮化(hua)硼
立方(fang)氮(dan)化硼是(shi)在高温高压下人(ren)工合成的立方(fang)结构氮(dan)化物(wu)，显微硬度可以达到(dao)50GPa~80GPa，仅(jin)次(ci)于金刚石(shi)，具有良好的导热(re)性，热(re)膨胀系数小，密(mi)度较(jiao)低(di)。立(li)方(fang)氮化(hua)硼与(yu)铁族(zu)元素几乎不发生反应，化学性质稳(wen)定，广泛应用于(yu)高速(su)钢(gang)等难加工材料的加工。立方氮化硼涂(tu)层(ceng)厚度和涂(tu)层(ceng)基体(ti)接合力是当(dang)前立方氮化硼涂(tu)层(ceng)的主要研(yan)究方向。
刀具材料的发展(zhan)与切削加工(gong)高速化(hua)的关(guan)系(xi)
总(zong)结
刀(dao)(dao)具的涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)材料目前仍有很大(da)的研(yan)究空间(jian)，通(tong)过合(he)理设(she)计涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)结构，改(gai)善涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)性(xing)能(neng)，可以促进涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)向多(duo)元化、多(duo)层(ceng)(ceng)(ceng)化发(fa)展。通(tong)过研(yan)究发(fa)现，单(dan)纯(chun)提高涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)硬(ying)(ying)度并不能(neng)高效提升涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)综合(he)使用性(xing)能(neng)，超硬(ying)(ying)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)材料普(pu)遍存在(zai)高硬(ying)(ying)度所带来(lai)(lai)的涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)基体接合(he)力差、涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)易脱落、涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)寿命缩短(duan)等问题(ti)。在(zai)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)中添加润滑元素来(lai)(lai)降低涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)摩擦因(yin)数，改(gai)善涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)磨(mo)损(sun)性(xing)能(neng)，是今后刀(dao)(dao)具表面(mian)硬(ying)(ying)质涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)层(ceng)(ceng)(ceng)研(yan)究的方向之一。
参(can)考来源：
1.涂层(ceng)技术与硬质(zhi)涂层(ceng)材料的(de)研究(jiu)现(xian)状，刘士嘉、鞠洪博、许俊华、喻利花（上海电气技术）；
2.涂(tu)(tu)层刀(dao)具的涂(tu)(tu)层材料、涂(tu)(tu)层方法及发展(zhan)方向(xiang)，王(wang)宝友、崔(cui)丽华（机械）；
3.硬质合金(jin)刀具的(de)类金(jin)刚石涂层(ceng)的(de)研究进(jin)展，赵佳群（科(ke)技创新(xin)导报）。
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