刀具涂层的后处理工艺与超厚涂层

优胜编程龚老师

刀具涂层的后处理工艺与超厚涂层：



随着刀具的切削速度越来越高，客户对涂层质量、性能的要求也越来越高，不仅要求涂层具有高硬度、高耐磨性，同时对刀具和被加工产品的表面光洁度要求也越来越高。
    因此，涂层的后处理工艺开始受到人们广泛关注。该技术主要针对不同的刀具涂层后，再通过专用设备对涂层刀具表面进行研磨、抛光处理，通过这种处理的涂层刀具寿命可在普通涂层刀具寿命的基础上再提高20%～100%左右。
    通过这种后处理，完全可以解决电弧蒸发工艺过程中产生的微颗粒现象。众所周知，电弧蒸发工艺可以产生超强的能量，是任何其他工艺所不可比拟的。通过电弧蒸发工艺产生的能量辐射面极强，可以使靶材高度离子化，形成高密度的等离子区，从而形成具有超强结合力、高度致密的膜层。但同时也会在涂层表面产生极其微小的颗粒，尽管这种微小颗粒只有在高倍显微镜下才可以观测到，如果与刀具本身的磨制表面粗糙度相比完全可以忽略不计，且对普通的切削加工没有任何影响，但随着科技不断进步，各种新材料、难加工材料不断被应用于各种高精尖领域，用户对刀具质量、耐用度及切削性能的要求越来越高，因此对涂层产品的表面质量要求也越来越高。
    针对这种情况，PVT公司开发出的涂层后处理工艺彻底解决了电弧蒸发工艺中的颗粒问题。特别是PVT公司的高铝钛涂层（AlTiN PT，铝/钛比例为70/30）的后处理。该涂层本身具有超硬、耐磨损、耐高温的特性，经过涂层后处理后，膜层表面高度细腻光滑，使刀具在切削过程中的切削阻力大大减小，增强了排屑能力，改善了切削过程中的冷却效果，延长了刀具的使用寿命。目前，PVT公司的后处理工艺主要应用于汽轮机行业的轮槽铣刀、高速干切削用立铣刀、硬质合金可转位刀片等质量要求高的刀具上。随着客户的认可，这种工艺也逐渐扩展应用到其他高质量丝锥、铰刀及各类模具涂层的后处理上。

    超厚涂层在航空制造领域的应用
    PVD工艺形成的涂层一般厚度很薄，应用于普通工模具上的膜层厚度一般为1～5μm左右，最多也不超过10μm。但根据客户的要求，PVT公司经过三年的研发试验，终于成功开发出了10～50μm左右的厚涂层。目前这种涂层被应用于飞机发动机的叶片涂层，该涂层具有超硬、耐磨、抗氧化、耐摩擦和防腐蚀等特性。由于军用直升机经常在沙漠上飞行，发动机的叶片要具有耐磨蚀、耐风沙冲击的功能，经过超厚涂层的发动机叶片寿命可提供3倍左右，不仅大大降低了制造发动机叶片的成本，同时也使飞机的维护时间延长了两倍，这种维护成本、时间的节约远远高于叶片制造成本，因此，该涂层具有极高的性价比。PVT公司研制的这种超厚涂层采用了低温涂层工艺，工艺温度为300℃～500℃之间，不会影响被涂工件基体的性能，因此，该技术正不断被应用到一些需要高性能的耐磨零部件涂层上。
    PVT公司今年推出了最新一代机型PVT M4.2/ARC真空超硬镀膜系统，主要工艺为PVD低温物理气相沉积（涂层温度为180℃～500℃之间），采用世界领先的动态磁控阴极电弧蒸发技术，使用大面积矩形电弧蒸发源以及全自动工艺控制。该系统具有生产能力高、兼容性和灵活性强等特点。该系统同时可提供TiN、TiCrN、AlTiN、AlCrN、AlTiCrN、CrN、CrC、ZrN等几十种复合纳米涂层，主要为各种刀具、模具及零部件等提供涂层加工处理。经过处理的工件寿命一般可提高3～5倍左右。