TiAlN涂层刀具的发展与应用.pdf

2006年第40卷N04 9 TiAIN涂层刀具的发展与应用* 刘建华1邓建新1张庆余2 1山东大学2北京航空航天大学 摘要：TiMN涂层作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热 率低等优良特性，有望部分或完全替代TiN，尤其适用于高速切削。文中对国内外TiAlN涂层刀具的发展与应用状 况进行了综合评述，并着重分析了TiAlN涂层工艺及其切削性能。 关键词：TiMN，涂层刀具，界面结合强度 and ofTiAINCoatedTools DevelopmentApplication “uJianhuaJianxin Deng ZhangQingyu Abstract：TiAtNisanew materialswhichhas oxidation frictioncoefficientand coating hishhardness，goodresistance，small hasbeenfoundbroad inhighspeed and ofTiAlNcoatedtoolsaresummarized．The prospects cutting．Thedevelopmentperspective future directionoftheTiAlNcoatedtoolwerediscussed． advantage，limitation，application，anddeveloping coated interface tools， Keywords：TiMN， bendingstrength 1引言 层的研究成果后，人们便对其优异的抗高温氧化能 对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途 力和良好的使用性能表示了极大的关注，已经用多 径之一，随着涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了 重大突破。涂层刀具可以提高加工效率和加工精 涂层的制备方法不尽相同，已见报道的TiAIN涂层 度，延长刀具使用寿命，降低加工成本。 的性能也有差异。表1是几种常用涂层的主要性能 自20世纪70年代以来，刀具涂层技术取得了比较(数据来源于Balzers涂层有限公司)。由表可 飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方工业发达国 以看出，TiAlN涂层具有高的硬度和氧化温度，随着 家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978涂层的多层化和纳米化，TiAlN涂层的性能正在逐渐 年的26％增加到1985年的50—60％。新型数控机 提高。TiAlN的化学稳定性好，抗氧化磨损能力强， 床所用切削刀具中有80％左右使用涂层刀具。瑞 其硬度为3400～3600HV，耐磨性仅低于类金刚石 典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的 膜，是目前国际工具行业最为推崇的超硬涂层。当 比例已达80～85％以上。美国数控机床上使用涂Al含量超过50％时，为了区别吁TiAlN，有人称其为 层硬质合金刀片比例为80％，瑞典和德国车削用涂 A1TiN。A1TiN涂层的硬度随含铝量的增加而提高， 层刀片已占70％以上。1981年～1985年期间，前苏 铝含量可以超过65％；当铝含量提高后也会形成较 联的刀具产量增加了16％、硬质合金刀具增加了 软的A1N相，使其硬度降低，但是铝含量并不是影响 29％，而涂层刀