Nový PVD nástrojový nátěr

Nový PVD nástrojový nátěr

TiAlN a AlTiN jsou PVD povlaky nástrojů vytvořené nanesením Al do TiN. Až dosud zvyšování obsahu hliníku v povlacích TiAlN a AlTiN pro zvýšení odolnosti vůči vysokým teplotám a tvrdosti povlaků nástrojů je hlavním technickým problémem výrobců nástrojů a společností zabývajících se nátěrem. Od roku 1995 byl průběžně studován a zlepšován související proces depozice par. Do roku 2000 se poměr hliníku k titanu v povlacích TiAlN a AlTiN zvýšil z 1: 2 na 3: 2, to znamená, že obsah hliníku vzrostl z 33% na 60%.

Pro další zlepšení obsahu hliníku v nátěru vyvinula společnost Balzers na bázi lichtenštejnského nátěru značný počet výzkumů a vývoje, vynalezla technologii nanášení nátěru titanového prvku chromovým prvkem a představila jednovrstvý povlak AlCrN s názvem "BalinitAlcorna". "V roce 2004 má AlCrN povlak vyšší obsah hliníku než obecný povlak AlTiN a je vhodný pro různé vysokorychlostní oceli a karbidové řezné nástroje včetně ozubených desek, koncových fréz a frézovacích nožů. Kromě toho může být použit pro soustružnické nástroje, ale pouze pro tepelnou odolnost a difúzní stabilitu vynikajících matricových materiálů, jako je PCBN a Si3N4 keramika. Na výstavě EMOHannover2005 společnost balchas uvedla na trh také produkt „BalinitHelica“, což je vícevrstvý nátěr AlCrN speciálně určený pro vrtací nástroje. Tento super-hladký povlak může být aplikován na jakýkoliv tvrdokovový nebo vysokorychlostní ocelový bit, což výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení a pevnost ve smyku bitu, jakož i zlepšení účinnosti odstraňování třísky.

Když byla pozorována mikrostruktura řezu povlaku BalinitAlcorna na matrici slinutého karbidu pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM), bylo zřejmé, že tloušťka byla 3 až 4 m a potah byl jednovrstvý se spojitou strukturou. V SEM snímku povlaku BalinitHelica je vícevrstvá nátěrová struktura jasně rozeznatelná. Celková tloušťka vícevrstvého povlaku Helica je přibližně 4 m, zatímco 1 - 2 m je vhodnější pro malý kousek menší než 1/8 "v průměru.

Ačkoli 100% Al2O3 (čistý oxid hlinitý) PVD nátěr poskytuje nejlepší tepelnou ochranu pro řezné nástroje (AlN komponenty v AlTiN a AlCrN povlacích "převést" na Al2O3 během obrábění), tento nátěr má omezené použití. Technologie potahování PVDAl2O3 byla sice patentována a byla použita při použití střídavého napájení (nebo pulzního stejnosměrného napájení) v laboratorním měřítku malé reakční pece na nástroji Al2O3PVD, ale nyní v komerčním měřítku velkých reakčních pecí Al2O3PVD nátěru je stále mnoho problémů. Je to proto, že Al2O3 je na rozdíl od jiných vodivých nátěrových hmot izolátorem. Proces povlékání PVD, založený na principu depozice plazmy, proto vyžaduje během procesu nanášení povlaku vnější předpětí, to znamená, že musí existovat určitý potenciální rozdíl mezi potaženým nástrojem a cílovým zdrojem plazmy. Stručně řečeno, izolační vlastnosti oxidu hlinitého znesnadňují řízení procesu PVD. Kromě toho je hospodárnost povlaku PVDAl2O3 také nízká.

Vzhledem k omezení stability struktury povlaku dosáhl obsah hliníku v povlaku AlTiN maximální hodnoty (asi 65%). V povlacích na bázi TiN se krystalová struktura transformuje z kubické mřížky na hexagonální mříž. V povlaku na bázi CrN však může být obsah hliníku dále zvýšen bez změny krystalové struktury povlaku AlCrN.

Stejně jako ostatní povlaky závisí odolnost povlaků AlCrN proti deformaci také na tvaru mřížky nátěrového materiálu. Povlak s krychlovou mřížkou může udržet vysokou tvrdost červené, to znamená, že povlak může udržet vysokou tvrdost, když je vystaven řezné teplotě rozhraní nástroje / obrobku. Jakmile je krystalová struktura povlaku přeměněna na hexagonální mříž, bude tvrdost povlaku snížena v důsledku snížení deformačního odporu. Tvrdost povlaku TiAlN při asi 800 ° nebo prudce klesla, povlak AlTiN při teplotě nižší než 900 ° C , je fenomén tvrdosti nižší; A v době teploty 1100 ° C si AlCrN povlak stále udržuje svou tvrdost. I při vysoké teplotě 1100 ° C může také chránit matrici AlCrN bez nástrojů. Balzery Povlak AlCrN série má tvrdost 2800 ~ 3200HV při zátěži 50g.

Vzhledem k tomu, že AlCrN nátěr má vysokou červenou tvrdost, takže dokáže udržet stabilní výkon při extrémně vysokém tepelném zatížení, je lepší, než je tomu u AlCrN nátěrových nástrojů než u jiných typů zpracování nátěrových nástrojů, zejména při vysokorychlostním řezání, suchém (nebo kvazi suchém) řezání. podmínky více výhod. Například experimenty řezání provedené v laboratořích pro řezání Balzers ukázaly, že když byl ocelový obrobek Ck45 přesně frézován při rychlostech 200m / min a 400m / min, životnost frézy potažené AlCrN byla mnohem delší než životnost frézy. frézka s povlakem TiAlN. Existují však výjimky, při zpracování materiálů s vysokou tvrdostí (54HRC) obrobků (např. Ocelové formy), výkon AlTiN povlaku je lepší než AlCrN nátěr (životnost nástroje se zvýšila o 20% ~ 40%, zatímco cena nástroje snížena o 25%). Při obrábění materiálů s nízkou tvrdostí (<54hrc) (jako="" je="" legovaná="" ocel="" a="" litina)="" a="" materiálů="" s="" vysokou="" viskozitou="" (jako="" je="" nízko="" uhlíková="" ocel="" a="" nerezová="" ocel)="" je="" však="" účinnost="" řezání="" povlaku="" alcrn="" podstatně="" vyšší="" než="" účinnost="" altin.="" nátěr="" (životnost="" nástroje="" lze="" při="" stejné="" řezné="" rychlosti="" zvýšit="" a="" zvýšit="" o="" 25%="" ~="">

Povlak AlCrN je také doporučován také pro obrábění materiálů obrobků (např. Ušlechtilá ocel), které produkují dlouhé třísky, protože dlouhé třísky mají větší kontakt s čelním řezným povrchem nástroje během tváření a zvýšení stupně kontaktu mezi nástrojem a nástrojem. obrobek bude vytvářet velké množství řezného tepla. Povlak AlCrN však má malý koeficient tření, který může snížit přilnavost mezi řezným nástrojem a čipem a snížit řezné teplo.

Kromě toho, ve srovnání s povlakem na bázi cínu, může povlak AlCrN vést ke změnám v opotřebení nástrojů a režimu tvarování třísky během zpracování, to znamená, že opotřebení povrchu nástroje potažené nástrojem AlCrN (VB) je podstatně menší než u nástroje s povlakem TiAlN a šířka ( KB) drážky pro opotřebení je malá, ale hloubka (KT) drážky pro opotřebení je zvýšena.

IKS PVD, Stroj na nanášení nátěrových hmot, kontaktujte nás nyní, iks.pvd @ foxmail.com