เครื่องมือเคลือบ PVD ใหม่

เครื่องมือเคลือบ PVD ใหม่

TiAlN และ AlTiN คือการเคลือบเครื่องมือ PVD ที่เกิดขึ้นจากการฝาก Al ลงใน TiN ถึงตอนนี้การเพิ่มเนื้อหาอลูมิเนียมในการเคลือบ TiAlN และ AlTiN เพื่อเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและความแข็งของการเคลือบเครื่องมือเป็นปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญที่ผู้ผลิตเครื่องมือและ บริษัท เคลือบผิว ตั้งแต่ปี 1995 กระบวนการสะสมไอที่เกี่ยวข้องได้รับการศึกษาอย่างต่อเนื่องและปรับปรุง ในปี 2000 อัตราส่วนของอลูมิเนียมต่อไทเทเนียมในการเคลือบ TiAlN และ AlTiN เพิ่มขึ้นจาก 1: 2 เป็น 3: 2 นั่นคือปริมาณอลูมิเนียมเพิ่มขึ้นจาก 33% เป็น 60%

เพื่อปรับปรุงเนื้อหาของอลูมิเนียมในการเคลือบ บริษัท เคลือบ Balzers จาก Liechtenstein พัฒนาจำนวนมากของการวิจัยและพัฒนาคิดค้นเทคโนโลยีการเคลือบของการแทนที่องค์ประกอบไทเทเนียมด้วยองค์ประกอบโครเมียมและแนะนำการเคลือบ AlCrN แบบชั้นเดียวชื่อ "BalinitAlcorna "ในปี 2004 การเคลือบ AlCrN มีปริมาณอลูมิเนียมสูงกว่าการเคลือบ AlTiN ทั่วไปและเหมาะสำหรับเครื่องมือตัดเหล็กและคาร์ไบด์ความเร็วสูงที่หลากหลายรวมถึงหัวจับเกียร์ดอกเอ็นมิลและใบมีดกัด นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับงานกลึงได้ แต่ในความต้านทานความร้อนและความเสถียรในการแพร่กระจายของวัสดุเมทริกซ์ที่ยอดเยี่ยมเช่น PCBN และ Si3N4 ในงานนิทรรศการของ EMOHannover2005 บริษัท balchas ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ชื่อ "BalinitHelica" ซึ่งเป็นสารเคลือบ AlCrN หลายชั้นที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเครื่องมือขุดเจาะ การเคลือบผิวเรียบสุดนี้สามารถใช้กับโลหะผสมหนักหรือบิตเหล็กความเร็วสูงเพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานแรงเฉือนของบิตได้อย่างมีนัยสำคัญรวมทั้งปรับปรุงประสิทธิภาพการกำจัดเศษของบิต

เมื่อโครงสร้างจุลภาคของการเคลือบ BalinitAlcorna บนเมทริกซ์คาร์ไบด์ซีเมนต์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าความหนาคือ 3 ~ 4 เมตรและการเคลือบเป็นชั้นเดียวที่มีโครงสร้างต่อเนื่อง ในภาพ SEM ของการเคลือบ BalinitHelica โครงสร้างการเคลือบหลายชั้นสามารถมองเห็นได้ชัดเจน ความหนารวมของการเคลือบหลายชั้น Helica นั้นอยู่ที่ประมาณ 4 เมตรในขณะที่ 1 ~ 2 เมตรเหมาะสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1/8 "เล็กน้อย

แม้ว่า 100% Al2O3 (อลูมินาบริสุทธิ์) การเคลือบ PVD ให้การป้องกันความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องมือตัด (ส่วนประกอบ AlN ในการเคลือบ AlTiN และ AlCrN "แปลง" เป็น Al2O3 ระหว่างการตัดเฉือน) การเคลือบนี้มีการใช้งานที่ จำกัด แม้ว่าเทคโนโลยีการเคลือบ PVDAl2O3 ได้รับการจดสิทธิบัตรและถูกนำมาใช้ในการใช้ไฟ ac (หรือแหล่งจ่ายไฟชีพจร dc) ในระดับห้องปฏิบัติการของเตาปฏิกิริยาขนาดเล็กบนเครื่องมือ Al2O3PVD เคลือบ แต่ตอนนี้อยู่ในเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ของเตาปฏิกิริยา Al2O3PVD การเคลือบยังคงมีปัญหามากมาย นี่เป็นเพราะ Al2O3 ซึ่งแตกต่างจากวัสดุเคลือบผิวนำไฟฟ้าอื่น ๆ คือฉนวน ดังนั้นกระบวนการเคลือบ PVD ตามหลักการการสะสมพลาสม่าจึงต้องใช้แรงดันไบแอสจากภายนอกในระหว่างกระบวนการการเคลือบแบบเคลือบผิวนั่นคือจะต้องมีความแตกต่างที่แน่นอนระหว่างเครื่องมือที่เคลือบและแหล่งเป้าหมายพลาสมา กล่าวโดยสรุปคุณสมบัติการเป็นฉนวนของอลูมินาทำให้กระบวนการ PVD ค่อนข้างควบคุมได้ยาก นอกจากนี้เศรษฐกิจของการเคลือบ PVDAl2O3 ก็ไม่ดีเช่นกัน

เนื่องจากข้อ จำกัด ของความเสถียรของโครงสร้างการเคลือบปริมาณอลูมิเนียมในการเคลือบ AlTiN นั้นถึงค่าสูงสุด (ประมาณ 65%) ในการเคลือบแบบ TiN โครงสร้างผลึกจะถูกเปลี่ยนจากตาข่ายลูกบาศก์เป็นตาข่ายหกเหลี่ยม อย่างไรก็ตามในการเคลือบด้วย CrN นั้นปริมาณอะลูมิเนียมสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของการเคลือบ AlCrN

เช่นเดียวกับการเคลือบอื่น ๆ ความต้านทานการเสียรูปของการเคลือบ AlCrN ยังขึ้นอยู่กับรูปร่างของวัสดุเคลือบขัดแตะ การเคลือบด้วยตาข่ายลูกบาศก์สามารถรักษาความแข็งสีแดงสูงนั่นคือการเคลือบสามารถรักษาความแข็งสูงเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิการตัดของส่วนต่อประสานเครื่องมือ / ชิ้นงาน เมื่อโครงสร้างผลึกของการเคลือบเปลี่ยนเป็นตาข่ายหกเหลี่ยมความแข็งของการเคลือบจะลดลงเนื่องจากความต้านทานการเสียรูปลดลง ความแข็งผิวเคลือบ TiAlN ที่ประมาณ 800 ℃ หรือลดลงอย่างรวดเร็วเคลือบ AlTiN เมื่ออุณหภูมิน้อยกว่า 900 ℃ ปรากฏการณ์ของความแข็งต่ำ และในเวลาที่อุณหภูมิ 1100 ℃ เคลือบ AlCrN ยังคงสามารถรักษาความแข็ง แม้ภายใต้อุณหภูมิสูง 1100 ℃ ยังสามารถป้องกันเมทริกซ์การเคลือบ AlCrN ได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ Balzers AlCrN ซีรีส์เคลือบมีระดับความแข็ง 2800 ~ 3200HV ที่โหลด 50 กรัม

เนื่องจากการเคลือบ AlCrN มีความแข็งสีแดงสูงเพื่อให้สามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงภายใต้ภาระความร้อนสูงมากดังนั้นเครื่องมือการเคลือบ AlCrN กว่าประสิทธิภาพการประมวลผลเครื่องมือเคลือบชนิดอื่น ๆ จึงดีกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดความเร็วสูงตัดแห้ง เงื่อนไขข้อดีเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่นการทดลองการตัดที่ดำเนินการโดยห้องแล็บของ Balzers แสดงให้เห็นว่าเมื่อชิ้นงานเหล็ก Ck45 ได้รับการขัดสีอย่างแม่นยำที่ความเร็ว 200m / min และ 400m / min ตามลำดับอายุการใช้งานของเครื่องตัดกัด AlCrN นั้นยาวกว่าของ เครื่องตัดกัด TiAlN อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้นในการประมวลผลของชิ้นงานความแข็งสูง (54HRC) (เช่นแม่พิมพ์เหล็ก) ประสิทธิภาพของการเคลือบ AlTiN ดีกว่าการเคลือบ AlCrN (อายุการใช้งานเพิ่มขึ้น 20% ~ 40% ในขณะที่ราคาเครื่องมือลดลง ประมาณ 25%) อย่างไรก็ตามเมื่อวัสดุเครื่องจักรที่มีความแข็งต่ำ (<54hrc) (เช่นโลหะผสมเหล็กและเหล็กหล่อ)="" และวัสดุที่มีความหนืดสูง="" (เช่นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าไร้สนิม)="" ประสิทธิภาพการตัดของการเคลือบ="" alcrn="" จะสูงกว่าของ="" altin="" อย่างมีนัยสำคัญ="" การเคลือบ="" (อายุการใช้งานสามารถเพิ่มได้="" 25%="" ~="" 100%="">

นอกจากนี้การเคลือบ AlCrN ยังแนะนำสำหรับการตัดเฉือนวัสดุชิ้นงาน (เช่นสแตนเลส) ที่ผลิตชิปยาวเนื่องจากชิปยาวมีการสัมผัสกับพื้นผิวหน้าตัดของเครื่องมือมากขึ้นในระหว่างการขึ้นรูปและเพิ่มระดับการสัมผัสระหว่างเครื่องมือและ ชิ้นงานจะสร้างความร้อนตัดมาก อย่างไรก็ตามการเคลือบ AlCrN มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเล็กน้อยซึ่งสามารถลดการยึดเกาะระหว่างเครื่องมือตัดและชิปและลดความร้อนจากการตัด

นอกจากนี้เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลือบแบบดีบุกเคลือบ AlCrN สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการสึกหรอของเครื่องมือและโหมดการขึ้นรูปของชิปในระหว่างการประมวลผลคือ AlCrN ที่เคลือบผิวเครื่องมือด้านหลังการสึกหรอ (VB) น้อยกว่าเครื่องมือเคลือบ TiAlN อย่างมีนัยสำคัญ KB) ร่องสึกมีขนาดเล็ก แต่ร่องลึกสึก (KT) จะเพิ่มขึ้น

IKS PVD, เครื่องเคลือบเครื่องมือ, ติดต่อกับเราทันที, iks.pvd @ foxmail.com