氧化铝刀具涂层技术发展

    金属切削行业的特点表现为技术的迅速进步。市场上最重要的趋势为：

    （1）为了提高生产率，采用更高的切削速度。

    （2）为了降低成本和环保要求，采用干式加工和/或最小量润滑(MQL)加工。

    （3）为了使零件和结构更轻，采用难加工材料，如高强度材料等。

    所有这些趋势对刀具涂层的耐磨性、抗塑性变形能力和韧性提出更高的要求。

    由于具有很高化学稳定性和有利的热特性，Al2O3是用于金属高速切削的理想刀具涂层材料。值得强调的是： CVD目前仍然是唯一能经济地生产高质量Al2O3涂层的技术。

    即使在涂层耐磨性领域的大多数出版文献都在研究PVD，但是，认识到CVD技术(尤其是CVD Al2O3技术)在过去几年里已取得的重大进展是非常重要的。目前有三种Al2O3相（a-Al2O3，k-Al2O3和g-Al2O3）能以受控方式进行CVD沉积。

    a-Al2O3是唯一稳定的Al2O3相，随着沉积过程中的热处理、沉积后的热处理以及金属切削过程中产生的热，亚稳定的k相和g相将转变成稳定相。

    令人惊讶的是，已经发现稳定的a-Al2O3 比亚稳定的k-Al2O3更难进行工业规模的CVD沉积。其理由之一是：k-Al2O3的晶核形成在具有fcc结构的TiC、Ti(C,N)或TiN层未氧化的表面上顺利地发生。当成核的k-Al2O3相对稳定时，能够生长到相当大的厚度(>10μm)。因此，如果成核表面是TiC、Ti(C,N)或TiN(考虑硬质合金时的典型情形)，使用CVD进行成核和生长a-Al2O3是不简单的。这在某种程度上解释了k-Al2O3作为一种涂层材料的普遍性，而且如今仍然有很多商业化的CVD Al2O3涂层由k-Al2O3组成。

    具有完全成核控制的沉积a-Al2O3和k-Al2O3涂层的最新技术水平仅仅是在最近达到了工业规模。氧化铝相通过Al2O3自身沉积之前的成核措施进行控制，而且所有的个体Al2O3层(k-Al2O3和a-Al2O3)使用相同的工艺参数进行沉积。这种技术使得CVD Al2O3涂层的相含量被完全控制。

    如上所述，k-Al2O3是亚稳定的，而且可能在沉积过程以及切削过程(尤其在切削速度高时)中转变成稳定的a-Al2O3相。相的转变碰到的体积收缩将降低并最终破坏k-Al2O3层的粘结力。因此，就沉积和耐磨性(尤其在切削速度高时)而言，a-Al2O3相应该是最佳和最安全的选择。细颗粒和无缺陷的a-Al2O3可显着提高耐磨性。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。