Beschichtungstechnologie --- Werkzeugbeschichtung

Beschichtungstechnologie --- Werkzeugbeschichtung

IKS PVD, wir sind gut in Werkzeug Beschichtungsmaschine, gute Qualität, mit dem guten Preis, kontaktieren Sie uns jetzt, iks.pvd @ foxmail.com

Durch chemische oder physikalische Verfahren auf der Oberfläche des Werkzeugs kann ein bestimmter Film (dh Beschichtungsprozess) gebildet werden, so dass das Schneidwerkzeug eine hervorragende umfassende Schneidleistung erhält, um die Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsschneidens zu erfüllen; Seit dem Aufkommen hartbeschichteter Werkzeuge in den frühen 70er Jahren wurden die CVD- (CVD-) Technologie und die PVD-Technologie (Physical Vapor Deposition, PVD) sukzessive entwickelt, wodurch ein neues Kapitel in der Geschichte der Verbesserung der Werkzeugleistung aufgeschlagen wurde. Im Vergleich zu unbeschichteten Werkzeugen haben beschichtete Werkzeuge erhebliche Vorteile: Sie können die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen erheblich verbessern. Die Schneideffizienz effektiv verbessern; Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks; Reduzieren Sie effektiv den Verbrauch an Werkzeugmaterialien und reduzieren Sie die Bearbeitungskosten. Reduzieren Sie den Kühlmittelverbrauch, senken Sie die Kosten und fördern Sie den Umweltschutz.

Eigenschaften der Werkzeugbeschichtung:

1. Die Anwendung der Beschichtungstechnologie kann die Oberflächenhärte des Werkzeugs erheblich verbessern, ohne die Festigkeit des Werkzeugs zu verringern, und die Härte, die jetzt erreicht werden kann, liegt nahe bei 100 GPa.

2. Mit der schnellen Entwicklung der Beschichtungstechnologie gewinnen die chemische Stabilität und die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit des Films an Bedeutung, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsschneiden möglich wird.

3. Schmierfilm hat eine gute Festphasenschmierungsleistung, kann die Qualität der Verarbeitung wirksam verbessern, aber auch für den Trockenschnitt geeignet;

4. Die Beschichtungstechnologie hat als letzten Prozess der Werkzeugherstellung wenig Einfluss auf die Werkzeuggenauigkeit und kann für wiederholte Beschichtungsprozesse verwendet werden.

Häufig verwendete Beschichtungen:

1, Titannitridbeschichtung: Titannitrid (TiN) ist eine allgemeine PVD-Beschichtung, die die Härte des Werkzeugs verbessern kann und eine hohe Oxidationstemperatur aufweist. Die Beschichtung kann für Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge oder Umformwerkzeuge verwendet werden, um gute Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.

2, Chromnitrid-Beschichtung: CrN-Beschichtung hat eine gute Haftfestigkeit, was sie zur bevorzugten Beschichtung bei der Verarbeitung von Spantumoren macht. Mit dieser fast unsichtbaren Beschichtung werden die Zerspanungseigenschaften von HSS- oder Hartmetallwerkzeugen und Umformwerkzeugen erheblich verbessert.

3, Diamantbeschichtung: CVD-Diamantbeschichtungen für Nichteisenmetall-Bearbeitungsschneidwerkzeuge bieten die beste Leistung, die Verarbeitung von Graphit, Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC), einer Legierung mit hohem Siliziumgehalt und vielen anderen Materialien mit hohem Abrieb die ideale Beschichtung ( Hinweis: Für die Bearbeitung von Stahl können keine mit Diamant beschichteten Werkzeuge verwendet werden, da bei der Bearbeitung von Stahl eine große Anzahl von Schneidwärme erzeugt wird, die eine chemische Reaktion verursacht (die Haftschicht zwischen Beschichtung und Schneidwerkzeug ruiniert).

4. Titannitrid-Beschichtung: Das der Titannitrid-Beschichtung (TiCN) hinzugefügte Kohlenstoffelement kann die Härte des Werkzeugs verbessern und eine bessere Oberflächengleitfähigkeit erzielen, wodurch es zu einer idealen Beschichtung für Schnellarbeitsstahlwerkzeuge wird.

5, Aluminiumnitrid / Titannitrid / Aluminiumnitrid-Beschichtung (TiAlN / AlTiN): Die in der TiAlN / AlTiN-Beschichtung gebildete Aluminiumoxidschicht kann die Hochtemperatur-Verarbeitungslebensdauer des Werkzeugs wirksam verbessern. Die Beschichtung kann für Hartmetallschneidewerkzeuge verwendet werden, die hauptsächlich für trockenes oder halbtrockenes Schneiden verwendet werden. AlTiN-Beschichtungen bieten eine höhere Oberflächenhärte als TiAlN-Beschichtungen, abhängig vom Verhältnis von Aluminium zu Titan, das in den Beschichtungen enthalten ist. Dies macht sie zu einer weiteren möglichen Beschichtungsoption für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.

6. Diamantähnliche Beschichtung (DLC):

DLC hat viele hervorragende Eigenschaften: hohe Härte -60 GPa oder Hv6000 oder höher; Niedriger Reibungskoeffizient ausgezeichnete Filmdichte; Gute chemische Stabilität und optische Eigenschaften. Die auf das Werkzeug aufgebrachte DLC-Beschichtung zeigt eine wesentlich bessere Leistung als andere harte Beschichtungen. DLC-beschichtete Werkzeuge umfassen hauptsächlich: Schneiden von Graphit, Schneiden von verschiedenen NE-Metallen (wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen usw.), Schneiden von nichtmetallischen harten Materialien (wie Acryl, Glasfasern, PCB-Materialien).

Da DLC einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten (0,05 ~ 0,2) und Selbstschmierung aufweist, ist das mit DLC beschichtete Werkzeug die beste Wahl für das Trockenschneiden. Verglichen mit dem Werkzeug ohne Beschichtung kann die Schnittkraft des DLC-Beschichtungswerkzeugs unter der Bedingung des Trockenschneidens um 6% reduziert werden. . Im Vergleich zu anderen beschichteten Werkzeugen (wie TiN, TiAlN) kann die Schneidkraft von DLC-beschichteten Werkzeugen unter Trockenschnittbedingungen um 23% reduziert werden. In ähnlicher Weise kann der niedrige Reibungskoeffizient von DLC die Schneidkraft beim Zerspanen (Schneiden von Aluminiumlegierungen) stark reduzieren, wodurch der Energieverbrauch erheblich reduziert wird. Unter den Schneidbedingungen mit Kühlmittel nahm der Schneidkraftanteil von DLC-beschichteten Werkzeugen ohne beschichtete Werkzeuge und andere beschichtete Werkzeuge um 18% ab und die Rauheit der bearbeiteten Metalloberfläche nahm um Ra0,04 bis R0,23um) auf Ra0,38 ab.

Wissen über Beschichtungstechnologie und Werkzeugbeschichtung:

1. Eine Titannitridcarbid (TiCN) -Beschichtung hat eine höhere Härte als eine Titannitrid (TiN) -Beschichtung. Aufgrund des erhöhten Kohlenstoffgehalts wurde die Härte der TiCN-Beschichtung um 33% erhöht, und der Härtebereich lag bei etwa hv3000-4000 (je nach Hersteller).

2. CVD-Diamantbeschichtung: Die Anwendung von CVD-Diamantbeschichtung mit einer Oberflächenhärte von bis zu Hv9000 ist relativ ausgereift. Im Vergleich zu PVD-beschichteten Werkzeugen wurde die Lebensdauer von Diamantbeschichteten CVD-Werkzeugen um das 10-20-fache verbessert. Aufgrund der hohen Härte diamantbeschichteter Werkzeuge ist die Schnittgeschwindigkeit 2 - 3-fach höher als bei unbeschichteten Werkzeugen. Die CVD-Diamantoxidationstemperatur bezieht sich auf den Temperaturwert zu Beginn der Zersetzung der Beschichtung. Je höher der Oxidationstemperaturwert ist, desto günstiger ist er für das Schneiden bei hoher Temperatur. Obwohl die TiAlN-Beschichtung bei Raumtemperatur eine geringere Härte als die TiCN-Beschichtung aufweisen kann, hat sie sich bei der Hochtemperaturverarbeitung als viel effektiver als die TiCN-Beschichtung erwiesen. Der Grund, warum die TiAlN-Beschichtung ihre Härte auch bei hohen Temperaturen beibehalten kann, besteht darin, dass sie zwischen dem Werkzeug und dem Chip eine Aluminiumoxidschicht bilden kann, die Wärme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Chip übertragen kann. Im Vergleich zu HSS-Fräsern weisen Hartmetallfräser normalerweise eine höhere Schnittgeschwindigkeit auf, weshalb TiAlN die bevorzugte Beschichtung für Hartmetallfräser ist. Mit PVDTiAlN beschichtete steinbeschichtete Fräser werden gewöhnlich für mit PVDTiAlN beschichtete steinbeschichtete Fräser in Hartmetallbohrern und Schaftfräsern verwendet.

In 3 hat die Werkzeugoberfläche des harten Films auf dem Material die folgenden Anforderungen: (1) hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit; (2) chemische Eigenschaften sind stabil, keine chemische Reaktion mit dem Werkstückmaterial; Hitzebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit, der Reibungskoeffizient ist niedrig und die Matrix ist fest angebracht. Es ist für ein einziges Beschichtungsmaterial schwierig, alle obigen technischen Anforderungen zu erfüllen. Die Entwicklung von Beschichtungsmaterialien ist von der ursprünglichen TiN-Einzelbeschichtung, TiC-Beschichtung, durch die TiC-A12O3-TiN-Verbundbeschichtung und TiCN, TiAlN und andere multivariate Verbundbeschichtungsentwicklungsstufen, die nun die neueste Entwicklung von TiN / NbN sind, gegangen B. TiN / CN und andere multivariate Verbundfolienmaterialien, wurde die Leistung der Werkzeugbeschichtung stark verbessert.

4, in dem Prozess der Herstellung des Beschichtungswerkzeugs, im Allgemeinen entsprechend der Härte der Beschichtung, der Verschleißfestigkeit, der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit, der Schmierung und der Haftungsbeständigkeit, um einige Aspekte zu wählen, einschließlich der Beschichtungsoxidation und der Schneidtemperatur, die am direktesten damit zusammenhängt die technischen Bedingungen. Unter Oxidationstemperatur versteht man, dass die Beschichtung den Temperaturwert zu zersetzen begann. Je höher der Oxidationstemperaturwert ist, desto günstiger ist der Schneidprozess unter Hochtemperaturbedingungen. Obwohl die TiAlN-Beschichtung bei Raumtemperatur eine geringere Härte als die TiCN-Beschichtung aufweisen kann, hat sie sich bei der Hochtemperaturverarbeitung als viel effektiver als die TiCN-Beschichtung erwiesen. TiAlN-Beschichtungen können ihre Härte bei hohen Temperaturen beibehalten, da sie zwischen dem Werkzeug und dem Chip eine Aluminiumoxidschicht bilden können, die Wärme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Chip übertragen kann. Karbide schneiden normalerweise bei höheren Geschwindigkeiten als HSS-Fräser, was TiAlN zur bevorzugten Beschichtung für Karbide macht. PVDTiAlN-Beschichtungen werden üblicherweise für Hartmetall-Fräser verwendet.

5. Aus Sicht der Anwendungstechnik: Neben der Schnitttemperatur können Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und Kühlmittel die Auftragswirkung der Werkzeugbeschichtung beeinflussen.

Fortschritt gängiger Beschichtungsstoffe und superharter Beschichtungstechnologie:

TiN ist das ausgereifteste und am meisten verwendete harte Beschichtungsmaterial. Gegenwärtig hat die TiN-Beschichtung der Industrieländer für Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeuge einen Anteil von 50% bis 70% für Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeuge, einige nicht nachschleifende komplexe Werkzeugausrüstungsraten haben 90% überschritten. Aufgrund der hohen technischen Anforderungen an moderne Zerspanungswerkzeuge kann sich die TiN-Beschichtung zunehmend nicht mehr anpassen. Schlechte Oxidationsbeständigkeit der TiN-Beschichtung, die Verwendung der Temperatur von 500 ° C , die offensichtliche Oxidation und die Ablationsmembranschicht, und sie kann auch nicht den Bedarf befriedigen. TiC hat eine höhere Mikrohärte, daher ist die Verschleißfestigkeit dieses Materials besser. Gleichzeitig ist es fest mit dem Untergrund verbunden. Bei der Herstellung einer mehrschichtigen, verschleißfesten Beschichtung wird häufig TiC als Unterlage in Kontakt mit dem Substrat verwendet. Es ist ein sehr übliches Beschichtungsmaterial im Beschichtungswerkzeug.

Die Entwicklung von TiCN und TiAlN sowie die Leistung des Beschichtungswerkzeugs auf einem höheren Niveau. TiCN kann die innere Spannung der Beschichtung reduzieren, die Zähigkeit der Beschichtung verbessern, die Dicke der Beschichtung erhöhen, die Diffusion von Rissen verhindern und den Bruch der Schneidkante reduzieren. TiCN wird als die verschleißfeste Hauptschicht des beschichteten Werkzeugs festgelegt, was die Werkzeugstandzeit erheblich verbessern kann. Die chemische Stabilität von TiAlN ist gut, Anti-Oxidations-Abrieb, Verarbeitung von hochlegiertem Stahl, Edelstahl, Qin-Legierung, Nickellegierung, TiN-Beschichtungswerkzeugstandzeit um das 3-4-fache erhöht. Wenn in der TiAlN-Beschichtung eine hohe Al-Konzentration vorliegt, wird während des Schneidens auf der Oberfläche der Beschichtung ein sehr dünner A12O3-Reinheitsgrad erzeugt, der einen harten inerten Schutzfilm bildet. Das beschichtete Werkzeug kann effektiver für das Hochgeschwindigkeitsschneiden verwendet werden. Sauerstoff-dotiertes Titancarbid TiCNO weist eine sehr hohe Mikrohärte und chemische Stabilität auf, wodurch die einer TiC 10 A12O3-Verbundbeschichtung äquivalente Funktion erzielt werden kann.

Unter den oben genannten harten Filmmaterialien gibt es drei Arten von Mikrohärte HV, die 50 GPa übersteigen können: Diamantfilm, kubisches Bornitrid CBN und Kohlenstoffnitrid.

Viele der Abscheidung der Diamantfilmtemperatur für 600 ℃ 900 ℃ , also die Technologie, die bei der Abscheidung von Diamantfilm auf der Oberfläche von Hartmetall-Schneidwerkzeugen verwendet wird. Die Kommerzialisierung von Diamantkarbidwerkzeugen ist in den letzten Jahren eine große Errungenschaft der Beschichtungstechnologie.

CBN ist nach Diamant in Bezug auf Härte und Wärmeleitfähigkeit die zweitwichtigste thermische Stabilität in der Atmosphäre. Es kommt nicht vor, dass es auf 1000 ℃ Oxid erhitzt wird. CBN hat extrem stabile chemische Eigenschaften für Ferrogruppenmetalle. Im Gegensatz zu Diamant, der nicht für die Bearbeitung von Stahl geeignet ist, kann CBN häufig zum Schlichten und Schleifen von Stahlprodukten eingesetzt werden. Neben der hervorragenden Verschleißfestigkeit können mit CBN-Beschichtung hitzebeständige Stähle, Titanlegierungen und gehärtete Stähle mit einer relativ hohen Schnittgeschwindigkeit bearbeitet werden. Es kann auch zum Schneiden von harten Walzen mit hoher Härte, karbonisierten Abschreckmaterialien und einer für den Werkzeugverschleiß sehr starken Si-Al-Legierung verwendet werden. CVD- und PVD-Verfahren werden hauptsächlich zur Synthese von CBN-Dünnschichten durch Niederdruckgasphase verwendet. CVD umfasst chemischen Transport PCVD, Heißdrahtunterstützung PCVD, ECR - CVD usw. PVD verfügt über reaktive Ionenstrahlplattierung, reaktive stromlose Beschichtung, stromlose lasergestützte Ionenstrahlabscheidung und so weiter. Die Synthesetechnologie von CBN hat noch viel zu tun in der Grundlagenforschung und in der Anwendungstechnik, einschließlich Reaktionsmechanismus und Filmbildungsprozess, Plasmadiagnose und Massenspektrometrieanalyse, Bestimmung der besten Prozessbedingungen, Entwicklung von hocheffizienten Geräten usw. .

Kohlenstoffnitrid kann eine Härte haben, die gleich oder größer als die von Diamant ist. Der Erfolg der Kohlenstoffnitridsynthese ist ein bemerkenswertes Beispiel für molekulares Engineering. Es wird erwartet, dass Kohlenstoffnitrid als ein sehr hartes Material viele andere wertvolle physikalische und chemische Eigenschaften besitzt.