刀具涂层有哪些-刀具涂层种类大全
刀具涂层技术介绍
刀具涂层技术介绍刀具涂层技术是一种在刀具表面涂覆一层特殊材料的技术，旨在提高刀具的硬度、耐磨性、热稳定性和化学稳定性等性能。
刀具涂层技术的发展与高速切削、高效加工和先进制造技术的进步密切相关。
本文将对刀具涂层技术的原理、种类以及应用进行介绍。
1.碳化物涂层：如碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等。
这些涂层具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重载切削。
2.氮化物涂层：如氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)等。
这些涂层具有较高的硬度和化学稳定性，广泛应用于切削、修磨和打孔等工艺。
3.金属涂层：如钛合金(TiAlN)、氧化锆(ZrO2)等。
这些涂层具有较高的热稳定性和抗氧化性能，适用于高温切削和挤压。
4.金刚石涂层：金刚石涂层具有超高硬度和低摩擦系数，能够有效提高刀具的寿命和切削质量。
但由于金刚石涂层的制备技术复杂和成本较高，目前还处于实验阶段。
1.金属切削：刀具涂层技术在金属切削领域得到广泛应用，可以提高切削效率和工件表面质量。
例如，在高速铣削中，采用碳化钛涂层的刀具可以显著提高切削速度和切削质量。
2.木材加工：刀具涂层技术在木材加工领域也有一定的应用。
通过涂覆特殊涂层，可以延长刀具的使用寿命，并提高加工效率。
例如，在木材切削中，采用氮化钛涂层的刀具可有效降低磨损和摩擦。
3.非金属材料加工：刀具涂层技术在陶瓷、塑料、复合材料等非金属材料加工领域也得到了广泛应用。
通过涂层技术，可以改善切削表面的光洁度，并提高工件的精度和质量。
4.汽车零部件加工：在汽车零部件加工领域，刀具涂层技术可以有效提高零部件的加工精度和耐用性，适用于发动机气门、曲轴、轴承等零部件的加工。
刀具涂层技术的发展为现代制造业带来了巨大的效益。
随着材料科学、纳米技术和涂层技术的进一步发展，刀具涂层技术的性能和应用范围将会不断扩大。
预计未来刀具涂层技术将更加智能化和环保化，能够实现刀具表面的自动修复和自动调节。
这将进一步提高切削效率和加工质量，推动现代制造业的发展。
刀具涂层种类
刀具涂层种类在制造业中，刀具涂层起到了极其重要的作用。
它们不仅可以提高刀具的耐磨性和耐蚀性，还可以提高切削效率和生产效率。
随着科技的进步，越来越多种类的刀具涂层问世。
以下将介绍一些常见的刀具涂层种类，帮助您选择适合的涂层。
1. 钛氮合金涂层：钛氮合金涂层具有很高的硬度和耐磨性，能够增加刀具的寿命。
它在加工高温合金和不锈钢时表现出色，限制了切削温度的上升，进而减少了刀具磨损。
2. 金刚石涂层：金刚石涂层是目前最硬的材料之一，可以极大地提高刀具的硬度和耐磨性。
它在加工复杂的材料、高硬度材料和玻璃等脆性材料时显示出卓越的性能。
3. 碳化物涂层：碳化物涂层具有良好的耐磨性和耐热性能，可以有效减少刀具与工件之间的摩擦，提高切削速度和表面质量。
碳化物涂层广泛应用于高速切削和干切削。
4. 氧化物涂层：氧化物涂层具有良好的耐热性和化学稳定性，能够抵御高温腐蚀和氧化。
它广泛应用于切削高硬度材料和高温合金。
5. 氮化物涂层：氮化物涂层具有高硬度和高熔点，可以增加刀具的使用寿命和切削效率。
它广泛应用于加工钛合金、高温合金和不锈钢等材料。
除了上述常见的涂层种类，还有许多其他创新的涂层技术不断涌现。
例如，纳米涂层技术可以在刀具表面形成纳米级的涂层，进一步提高刀具的切削性能和寿命。
此外，多层涂层和渗氮等技术也被广泛应用。
在选择刀具涂层时，需要根据具体的加工材料和加工要求来进行选择。
例如，加工高硬度材料时，可以选择金刚石涂层；加工高温合金时，可以选择氮化物或钛氮合金涂层。
此外，还需要考虑加工环境、切削速度和表面要求等因素。
综上所述，刀具涂层是提高切削效率和降低生产成本的关键技术之一。
在选择刀具涂层时，应根据具体情况进行合理选择，并及时了解新的涂层技术。
通过选择合适的刀具涂层，可以实现更高效、更稳定的加工过程，提高产品质量和生产效率。
刀具涂层材料的分类及研究进展
刀具涂层材料的分类及研究进展————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：刀具涂层材料的分类及研究进展摘要:采用涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。
我国的刀具涂层材料经过多年发展，目前正处于关键时期,充分了解国内外刀具涂层材料的现状及发展趋势,有计划、按步骤地发展刀具涂层材料，对提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。
关键词:涂层刀具硬度膜Ｐｒogreｓｓin thｅcoａting materials foｒtoolｓaｎdｔhｅiｒclassificationAbstract：Cｏａting ｔecｈｎolｏgy caｎbｅused to improve tｈe ｓeｒｖｉce ｌife of ｃuttinｇ tools effectivｅｌy aｎd enabｌe the cutting tools ｔo obtain ｅxcｅllent aｎd compｒeｈｅnｓiｖe mechａnical properties that will iｍprov ｅ machinｉｎg ｅfｆiｃiｅncy signｉficanｔly . Ａfｔer yearｓ of deｖelopｍeｎt current coating maｔerｉaｌｓ for ｃuttｉnｇ tools iｓ at a ｃruｃiａl period in China, full ｕndersｔandinｇ on pｒesent stａtuｓ and deｖelｏｐmeｎt ｔrend of tｏoｌcｏatｉng mateｒialｓ both ａｔ homｅａnｄ abroad , and a pla ｎnｅd stｅｐ-by-stｅｐ deｖelopmeｎt ｏｆ tｈｅｃoａting maｔeｒials for cu ｔting tools wiｌl be of far rｅａching ｉmportaｎcｅ fｏｒｉmｐrovemｅｎt of our lｅveｌ in cutting tｏoｌ maｎufacturing.Ｋey Words:Coａｔing ，Cutting Tool ，Harｄness , Fｉｌｍ数控技术的发展离不开高寿命的切削工具——刀具。
刀具涂层的分类与应用
1 弁止动做前提财产的制制业正正在爆收着革新性的变更，制制技能也已爆收了量的变更.越收是近几年下速切削加工技能的应用，正在大幅度普及死产效用的共时也极天面普及了产品的品量，不妨认为下速切削加工技能已成为切削制制业的合流.下速切削加工技能的死少与应用共时戴动了相闭技能的赶快死少.下速切削瞅名思义，是下的速度、大的进给量、机床的赶快移动、赶快换刀等，最后体现为死产效用的大幅度普及.然而是该当指出的是下速切削不过一个相对付的观念，随着加工办法、工件资料以及刀具采用的变更，下速切削加工的速度存留很大变动范畴.普遍认为下速加工的切削速度为惯例切削速度的5～10倍，如加工碳素钢切削速度为500～2000m/min；铸铁为600～3000m/min；铝合金为1000～7000m/min；铜为900～5000m/min.下速切削刀具技能是真止下速加工的闭键技能之一，而刀具资料的下温本能是效用下速切削刀具技能死少的沉中之沉.由于正在下速切削加工中所爆收的切削热对付刀具的磨益比惯例切削下得多，果此对付刀具资料有更下的央供：下硬度、下强度战耐磨性；下的韧性战抗冲打本收；下的白硬性战化教宁静性；抗热冲打本收. 刀具表面涂层技能是应商场需要而死少起去的一种表面改性技能，自上世纪60年代出现此后，该项技能正在金属切削刀具制制业内得到了极为广大的应用.越收是下速切削加工技能出现之后，涂层技能更是得到了迅猛的死少与应用，并成为下速切削刀具制制的闭键技能之一.该项技能通过化教或者物理的要收正在刀具表面产死某种薄膜，使切削刀具赢得劣良的概括切削本能，进而谦脚下速切削加工的央供.归纳起去切削刀具表面涂层技能具备以下个性：1.采与涂层技能可正在不降矮刀具强度的条件下，大幅度天普及刀具表面硬度，暂时所能达到的硬度已交近100GPa；2.随着涂层技能的飞快死少，薄膜的化教宁静性及下温抗氧化性越收超过，进而使下速切削加工成为大概；3.润滑薄膜具备劣良的固相润滑本能，可灵验天革新加工品量，也符合于搞式切削加工；4.涂层技能动做刀具制制的最后工序，对付刀具细度险些不效用，并可举止沉复涂层工艺.涂层切削刀具所戴去的益处：可大幅度普及切削刀具寿命；灵验天普及切削加功效用；明隐普及被加工工件的表面品量；灵验天缩小刀具资料的消耗，降矮加工成原；缩小热却液的使用，降矮成原，好处环境呵护.2 刀具涂层的分类寡所周知，保守刀具涂层技能主要可分为二大类，然而由于商场需要的变更及涂层技能自己的个性，物理涂层技能的死少受到了更大的闭注.PVD技能正在得到飞跃性死少的共时，其应用商场也得到了广大的拓展.与最初死少相比，不然而涂层身分种类繁琐，近几年去正在涂层结构上更是有了突破性的死少，并已为商场合交受.随着PVD技能正在商场中愈去愈广大的应用，认识相识百般涂层的个性及适用范畴愈加隐得要害.果此原文拟对付目前PVD涂层举止分类，并分解百般薄膜所适用范畴，脚法是让使用者对付百般涂层有一个较系统的相识，越收合理天使用涂层刀具.从PVD技能的死少战应用角度，笔者认为PVD涂层可按2种要收举止分类.1.按涂层身分分类按涂层身分对付涂层举止分类简净、明白，鉴于对付资料本能的认识，使用者简单相识涂层的功能，易为商场合交受，果此暂时各涂层企业更多的是以分歧的涂层身分背用户介绍、推荐其技能及产品.按身分对付涂层区别常常可分为二大类，即硬涂层战硬涂层.硬涂层以TiN、TiCN、TiAlN等为代表，包罗了单层薄膜战复合薄膜，随着商场需要的变更及涂层技能的死少，新的涂层身分不竭被开垦出去，到暂时为止所应用的硬涂层身分已有几十种之多；硬涂层瞅名思义薄膜的硬度相对付较矮，常常为1000HV安排.硬涂层暂时种类本去已几，以MoS2、碳基薄膜为主，正在切削加工范畴内，其脚法是通过正在硬涂层表面覆盖一层那种薄膜，试图减少涂层表面的润滑性，革新被加工工件表面品量，以谦脚某些应用范畴的需要.2.按涂层结构分类纵然按身分举止涂层分类具备劣良的商场前提，然而从PVD技能的死少去瞅，涂层的里面结构的变更已越去越多天效用着涂层刀具的应用效验.相共的涂层身分、分歧的结构形式，不妨引导涂层刀具使用效验的截然分歧.果此认识相识暂时PVD涂层薄膜的结构形式，对付于该项技能的本量应用有着格中要害的意思.便暂时PVD技能的死少情景，涂层薄膜结构大概可分类如下：a.简单层涂层涂层由某一种化合物或者固溶体薄膜形成，表面上道正在薄膜的纵背死少目标上涂层身分是恒定的，那种结构的涂层可称之为一般涂层.如果通联到PVD的死少历程，本量上正在往日相称少的时期内背去采与那种技能，其中包罗寡所周知TiN、TiCN、TiAlN 等.随着应用商场央供的不竭普及，人们也愈加认识到那种涂层的限制性，无论是隐微硬度、下温本能、薄膜韧性等皆易于大幅度普及，然而那种涂层正在商场中仍占有一定比率.b.复合涂层图1 CrN+CBC复合薄膜图2 TiAlCN梯度薄膜c. 由多种分歧功能(个性)薄膜组成的结构不妨称之为复合涂层结构膜，其典型涂层为暂时的硬涂层+ 硬涂层，每层薄膜各具分歧的个性，进而使涂层更具劣良的概括本能.图1所示为CrN+CBC 复合涂层，其中CBC为碳基薄膜. d. 梯度涂层涂层身分沿薄膜纵背死少目标逐步爆收变更，那种变更不妨是化合物各元素比率的变更，如TiAl-CN 中Ti 、Al 含量的变更，也不妨由一种化合物渐渐过度到另一种化合物，如由CrN 渐渐过度到CBC.不妨预睹那种结构能灵验降矮果身分突变而制成的里面微瞅应力的减少.图2所示为TiAlCN 梯度薄膜. e. 多层涂层多层涂层由多种本能各同的薄膜叠加而成，每层膜化教组分基原恒定.暂时正在本量应用中多由2种分歧薄膜组成，由于所采与的工艺存留好别，分歧企业的多层涂层刀具，其各膜层的尺寸也不近相共，常常由十几层薄膜组成，每层薄膜尺寸大于几十纳米，最具代表性的有图3 多层薄膜图4 AlN+TiN+CrN 纳米薄膜 图5(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相结构薄膜AlN+TiN、TiAlN+TiN涂层等.与单层涂层相比，多层涂层可灵验天革新涂层构制情景，压制细大晶粒构制的死少，多层薄膜如图3 所示.f.纳米多层涂层那种结构的涂层与多层涂层类似，不过各层薄膜的尺寸为纳米数量级，又可称为超隐微结构.表面钻研证据正在纳米调制周期内(几纳米至几十纳米)，与保守的单层膜或者一般多层膜相比，此类薄膜具备超硬度、超模量效力，其隐微硬度超出40GPa 是不妨预期的，而且正在相称下的温度下，薄膜仍可死存非常下的硬度.果此那类膜具备劣良的商场应用前景，其典型代表为AlN+TiN、AlN+TiN+CrN涂层等.如图4所示，为AlN+TiN+CrN 纳米膜系，其调制周期约为7nm.g.纳米复合结构涂层纳米复合结构涂层.以(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)纳米复合相结构薄膜为例，正在强等离子体效用下，纳米TiAlN晶体被镶嵌正在非晶态的Si3N4体内(睹图5)，当TiAlN晶体尺寸小于10nm 时，位错删殖源易于开用，而非晶态相又可遏止晶体位错的迁移，纵然正在较下的应力下，位错也不克不迭脱越非晶态晶界.那种结构薄膜的硬度不妨达到50GPa 以上，并可坚持相称劣同的韧性，且当温度达到900℃～1100℃时，其隐微硬度仍可坚持正在30GPa 以上；别的那种薄膜共时可赢得劣同的表面品量，果此工业应用前景广阔.3 涂层的应用随着PVD技能的赶快死少，正在本量应用中涂层的合理采用愈加隐得要害.暂时涂层薄膜不然而要办理硬度问题，其韧性、抗氧化性、表面细糙度及润滑性等皆需要根据分歧的切削条件举止概括思量.从本量的切削加工情景去瞅，仅凭涂层身分举止采用，正在本量应用中已易以获与最好经济效用.原文依据上述二种涂层分类，浅析本量切削加工中PVD涂层薄膜的采用.1.车削加工车削加工的个性是连绝、宁静、切削力及切削温度变更小，相对付而止切削温度较下，果此正在采用涂层类型时，涂层的硬度战下温抗氧化性是沉面思量果素.a.加工钢材时可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及AlTiN薄膜，那二种薄膜皆具备极下的表面硬度，且白硬性劣良，使用温度可达到1100℃.b.铸铁加工常常也可采用上述2种薄膜.c.铝及铝合金加工的个性是熔面矮，正在切削加工中极易产死积屑瘤，且氧化了的切屑可产死Al2O3，引导摩揩效用的巩固.当硅含量正在4%～13%之间时，硅正在铝内产死固溶体＋共晶体构制，那种坚性、针状的片状硅的夹纯，正在切削历程中，具备磨料效用，引导刀具早期做兴；而当Si含量进一步普及时细大的构制使切削本能进一步低沉.如果采与搞式切削，可加剧那种磨益的死少，加工那类有色金属金刚刚石涂层刀具是最好的采用规划之一，然而思量到可止性及经济性，对付于PVD而止，涂层应具备下的硬度及劣同的润滑性.当Si 含量小于12%时，可采用多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC 梯度薄膜；而当Si含量大于12%时，则可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或者单层的TiCN 薄膜.d.下强度合金的加工具备变形大、加工硬化大、切削温度下的个性，别的由于该类合金中含有洪量的碳化物、氮化物等，其隐微硬度可达2000 ～3000HV.正在采用用于此类涂层时，其隐微硬度、下温本能、润滑性是应着沉思量的果素.常常可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)或者TiAl-CN+CBC 复合薄膜.e.对付于铜及其合金而止，涂层极具针对付性，而与加工办法闭联性较矮.紫铜塑性、韧性大，易粘屑，果此需要灵验天办理排屑问题，普遍采用CrN膜；而对付于铜合金(黄铜、青铜)，由于资料强度的普及，常常采与单层TiCN 或者多层TiCN 薄膜.f.塑胶资料的加工个性是导热性好、磨料性、回弹性等，且大多采与搞式切削加工办法，果此薄膜的隐微硬度及热绝缘性是沉面思量的果素，除了CVD 的金刚刚石薄膜中，也可采用多层TiCN薄膜.2.钻削加工钻削加工也属于连绝加工切削办法，其涂层种类的采用基原与车削加工类似.然而所需注意的是通孔加工存留载荷的突变，果此所采用薄膜应具备劣良的韧性.如正在一般钢材的加工中，可采用多层膜；若正在普遍的切削条件下，单层的TiN薄膜也会赢得劣良的应用效验.3.铣削加工正在下速加工范畴，铣削加工占有极其要害的职位，而PVD技能的死少也从完全铣刀的涂层扩展到可转位刀片范畴，而且已博得了突破性的收达.铣削加工是一种断绝加工办法，越收正在下速加工条件下，刀具受载状态极其搀纯，刀具果不竭受到大小、位子分歧的板滞冲打战热冲打载荷效用，可激励薄膜的破裂、脱降等局面的爆收，进而引导刀具的早期做兴.a.加工一般钢材时可采用TiCN、纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)、AlCrN薄膜，那三种薄膜皆具备较好的韧性.b.与一般钢材相比，铸铁的铣削加工常常引导刀具磨料磨益，涂层刀具的表面硬度更为要害，果此可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)、AlTiN、AlCrN薄膜.c.对付于铝及铝合金的加工，当Si 含量小于12%时，可采用多层TiCN+MoS2复合薄膜及TiAlCN+CBC梯度薄膜；而当Si含量大于12% 时，则可采用纳米复合结构薄膜(nc-Ti1-xAlxN)(/-Si3N4)及多层TiCN 薄膜.d.下强度合金的铣削加工常常可采用多层TiCN+MoS2、梯度TiAlCN+CBC、AlCrN 薄膜. 4.螺纹加工螺纹加工也一种连绝切削办法，相对付于一般车削加工，那种加工属于成型加工模式，切削速度相对付较矮，阻挡易断屑，且对付刀具的几许尺寸有庄重央供，刀具刃心微弱的缺陷也可引导工件的报兴.果此薄膜的致稀性、韧性以及表面的润滑性是主要思量的果素.a.加工一般钢战下强度合金时可采用TiCN+MoS2复合薄膜、TiAlCN+CBC梯度薄膜及TiAlN纳米多层薄膜，那三种薄膜皆具备劣良的韧性及劣同的润滑性.b.与一般钢材相比，铸铁的螺纹加工常常以磨料磨益为主，薄膜的致稀性、韧性、硬度共等要害，果此常可采用TiAlCN 及TiCN 多层薄膜.c.对付于铝及铝合金的加工，当Si含量小于12%时，可采用CrN+CBC及TiCN多层薄膜；而当Si含量大于12%时，则可采用TiAlCN+CBC 及TiCN多层薄膜.4 结语连年去刀具表面涂层技能死少的个性是赶快及多元化.由图6不图6 2003年TiN、TiCN、TiAlN涂层应用情况妨瞅出，通过几年的历程，TiN涂层一统天下的情况已不复存留，越收正在硬量合金刀具应用范畴，TiAlN涂层的比率已超出TiN，而其余种类涂层也有减少趋势.隐然薄膜技能的死少不竭天为切削加工提供更灵验、更经济的脚法，随着该项技能的飞快死少，百般超隐微结构、超硬度、特殊功能薄膜的出现必然促进切削加工规划的进一步劣化.对付于使用者而止，充分相识百般涂层及其所适用的应用范畴愈加隐得要害.由于篇幅所限，原文仅针对付百般涂层所符合的加工办法及资料举止了叙述，而本量应用中特殊资料(如硬度达到50HRC以上)、切削速度、热却办法等条件的分歧，对付涂层刀具的采用也皆市爆收要害的效用。
刀具涂层技术知识大盘点【干货满满】
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一、刀具涂层通过化学或物理的方法在刀具外表形成某种薄膜，使切削刀具获得优良的综合切削性能，从而满足高速切削加工的要求；自20世纪70年代初硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，为刀具性能的提高开创了历史的新篇章。
涂层刀具与未涂层刀具相比，具有显著的优越性：它可大幅度提高切削刀具寿命；有效地提高切削加工效率；提高加工精度并明显提高被加工工件的外表质量；有效地减少刀具材料的消耗，降低加工成本；减少冷却液的使用，降低成本，利于环境保护。
二、刀具涂层的特点1、采用涂层技术可在不降低刀具强度的条件下，大幅度地提高刀具外表硬度，目前所能到达的硬度已接近100GPa；2、随着涂层技术的飞速发展，薄膜的化学稳定性及高温抗氧化性更加突出，从而使高速切削加工成为可能。
3、润滑薄膜具有良好的固相润滑性能，可有效地改善加工质量，也适合于干式切削加工；4、涂层技术作为刀具制造的终工序，对刀具精度几乎没有影响，并可进行重复涂层工艺。
三、常用的涂层1、氮化钛涂层：氮化钛〔TiN〕是一种通用型PVD涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。
该涂层用于高速钢切削刀具或成形工具可获得很不错的加工效果。
2、氮化铬涂层：CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。
涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。
3、金刚石涂层CVD：金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供性能，是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层(注意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会产生大量切削热，并导致发生化学反应，使涂层与刀具之间的粘附层遭到破坏)。
刀具涂层
3.涂层刀具的种类
涂层刀具有四种：
（1）涂层高速钢刀具、 （2）涂层硬质合金刀具、 （3）在陶瓷刀片上的涂层刀具、 （4）在超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上的 涂层刀具
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度 较低的材料，目的是为了提高刀片表 面的断裂韧度（课提高10%以上）， 可减少刀片的崩刃和磨损，扩大应用 范围。
此外，该涂层可以和TiN 涂层形成多层膜结 构，不但可以保持TiN 涂层与基体材料良好的结 合和表面抗氧化性能， 同时多层涂层形成的TiN / TiCN 内界面能改变单一涂层的柱状晶生长结构， 提高涂层的韧性，从而提高涂层刀具的切削性能。
软涂层也称为自润滑涂层，追求的目标是低 摩擦因数，增加刀具表面的润滑性能，在切削加 工中减少工件与刀具之间的摩擦，防止积屑瘤的 产生，从而提高加工表面质量，延长刀具寿命。 在某些情况下，一些材料并不适合采用硬涂层刀 具加工， 如在航空航天中的一些高硬度硬质合金、 钛合金等。这些材料在加工中非常黏刀，在刀具 前刀面生成积屑瘤，不仅增加切削热、降低刀具 寿命，而且影响加工表面质量。采用软涂层材料 刀具可获得更好的加工效果。通常的软涂层有 MoS2、WS2、WC/C、TaS2/Mo 等。
4.涂层方法
目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气 相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。 前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5um；后 者的沉积温度为900~1100℃，沉积厚度可达 5~10um，并且设备简单，涂层均匀。因PVD法 未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一 般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
2） 碳氮化钛（TiCN） 是通过多元合金化方法 向TiN 涂层中加入C 元素得到的， 由于C 元素的 引入，涂层的硬度和抗氧化温度都得到了提高。 TiCN 涂层在常规加工、温度低于500℃的条件下， 表现出比TiN 及TiAlN 涂层更优越的性能——— 涂层硬度高、 表面粗糙度值和摩擦因数小。
刀具涂层
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而制备的。
涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了基体的磨损。
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具寿命提高3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。
现状涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。
切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。
类别涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上的涂层刀具。
但以前两种涂层刀具使用最多。
在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧度（可提高10%以上），可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。
新型涂层技术Ti-Al-X-N新型涂层技术是利用气相沉积方法在高强度工具基体表面涂覆几微米高硬度、高耐磨性难熔Ti-Al-X-N涂层，从而达到减少刀具磨损，延长寿命，提高切削速度的目的。
它是高档数控机床与基础制造装备国家重大专项课题取得的重要成果。
涂层方法生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层（η相），导致刀片脆性破裂。
刀具涂层的种类及作用介绍【汇总】
刀具涂层的种类及作用介绍内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多数控刀具技术展示，就在深圳机械展-刀具展区！刀具涂层的种类1氮化钛涂层(TiN)TiN是一种通用型PVD涂层，是工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料,可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度，适用于高速钢切削刀具或成形工具，改善其加工性能。
2氮化铬涂层(CrN)CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。
涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。
3金刚石涂层(Diamond)CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层。
适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同，分别有其特定的使用场合。
此外，还可以采用多层涂层，此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层，可以进一步提高刀具的使用寿命。
4氮碳化钛涂层(TiCN)TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。
可增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃。
所以，目前生产的一些刀片，如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X 和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。
TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。
株硬--FMA11系列面铣刀5氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。
主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。
根据涂层中所含铝和钛的比例不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的表面硬度，因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。
例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。
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刀具涂层有哪些
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涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方
法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼
等超硬材料刀片上）而制备的。
涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩
散和化学反应，从而减少了基体的磨损。
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳
定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具寿命提高3~5倍
以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。
现状
涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。
切削加工中
使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、
成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。
类别
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料（金刚
石或立方氮化硼）刀片上的涂层刀具。
但以前两种涂层刀具使用最多。
在陶瓷和超硬材料刀
片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧度（可提高10%以
上），可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。
新型涂层技术
Ti-Al-X-N新型涂层技术是利用气相沉积方法在高强度工具基体表面涂覆几微米高硬度、高耐磨性难熔Ti-Al-X-N涂层，从而达到减少刀具磨损，延长寿命，提高切削速度的目的。
它是高档数控机床与基础制造装备国家重大专项课题取得的重要成果。
涂层方法
生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层（η相），导致刀片脆性破裂。
近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。
国外还用PVD/CVD 相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法（等离子体化学气相沉积法）。
即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下（涂覆温度已可降至180℃~200℃），使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。
据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼（CBN）超硬涂层特别有效。
涂层材料
涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低，以及与基体附着牢固等要求。
显然，单一的涂层材料很难满足上述各项要求。
所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3，进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。
新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合，加上新型的抗塑性变形基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体
的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。
又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术，全面提高了刀具的性能。
工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN，但TiN与基体结合强度不及TiC涂层，涂层易剥落，且硬度也不如TiC高，在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。
TiC涂层有较高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，但其性脆，不耐冲击。
TiCN兼有TiC和TiN两种材料的优点，它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成份控制TiCN性质，并形成不同成份的多层结构，可降低涂层的内应力，提高韧性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃。
所以，生产的一些刀片，如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。
TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。
硬质涂层
TiAlN、CrN、TiAlCrN是开发的硬质涂层新材料。
TiAlN涂层刀片已商品化。
它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿命可比TiN涂层高3~4倍。
此外，TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速切削。
例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。
CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料，化学稳定性好，不产生粘屑。
TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削性能明显优于TiN。
氮化钛涂层
德国某公司开发了Supernitride涂层系列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层（氧化温度达1000℃），它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢。
纳米涂层
此外，纳米超薄膜涂层工艺已日趋成熟。
据报道，日本某公司推出了一种高速强力型钻头，它是在韧性好的K类（WC+Co）硬质合金基体上交互涂覆了1,000层TiN和AlN超薄膜涂层，涂层厚度约2.5微米。
使用表明，该钻头的抗弯强度与断裂韧性可大幅度提高，其硬度则与CBN相当，刀具寿命可提高2倍左右。
该公司还开发出ZX涂层立铣刀，超薄膜镀层数达2,000层，每层厚度约1nm，用该立铣刀加工60HRC的高硬度材料，刀具寿命远高于TiCN和TiAlN涂层刀具。
第八届中国国际机床展览会（CIMT2003）上，瑞士某公司推出的纳米结构涂层（AITiN/SiN) 立铣刀，其涂层硬度为45GPa，氧化温度1100℃，切削对比试验表明，其寿命比TiN涂层立铣刀高3倍，比TiAlCN涂层立铣刀高2倍。
除上述AITiN/SiN、TiAlCN新涂层外，还有特定功能的涂层，如MoS2、DLC润滑涂层，其摩擦因数小（0.05），适于涂覆丝锥、钻头等刀具，可改善排屑性能，或者作为复合涂层的表面涂层，减少切屑的粘结。
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