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刀具鍍層-超硬薄膜被覆材

2012 年 01 月 05 日 by Willy Chen

刀具鍍層-超硬薄膜被覆材

超硬薄膜被覆:

硬質合金表面以TiC,TiN,TiCN,Al2O3…等硬質陶瓷被覆數μm者,可以比WC系超硬合金更高的速度使用,也可比陶瓷更高的進刀量切削。其被覆方式有CVD法(化學蒸著法)及PVD法(物理蒸著法)。

刀具鍍層-超硬薄膜被覆材 刀具鍍層-超硬薄膜被覆材

被覆方式:

被覆法 CVD法(化學蒸著法) PVD法(物裡蒸著法)
介紹 利用氣體化學反應,以約1000°C左右的溫度被覆。 將被覆層的主要成分金屬蒸發離子化,與氣體反應而在負極處理的母材(約500°C左右)被覆TiN等方法。
優點 1.母材可以全面均一被覆。 2.由於處理溫度,所以被覆層和母材的密著強度高。
3.相異的被覆層可以很容易的僅以氣體切換
4.由於可以以大量地被覆處理,所以處理成本低。
1.處理溫度低,所以幾乎沒有熱變形
2.被覆粒子微細瑣已可已在銳利的刀尖直接被覆。
3.在被覆層壓縮應力作用,所以有利強度。
4.安全且無公害所已無需排氣處理設備
缺點 1.在接近母材表面易生成脫碳等變質層。
2.由於處理溫度高所以容易起尺寸變化及變形。
3.在被覆層容易產生聲熱應力,由於母材的種類伴隨著拉應力在表面發生龜裂。
4.由於生成HCl等,所以必須排氣處理。
1.母材與被覆層密著性小,所以於不適用大剪斷力作用處及要求大耐磨耗性之處。
2.迴轉不易所以必須賦與母材迴轉機構,對孔內部均一被覆也不易。
3.母材附加電壓的場合多,所以需要保持試料及裝配裕鍍,處理能力受限,很輕易地提高成本。

鍍層薄膜被覆材需求特性:

  1. 硬度
  2. 耐磨耗
  3. 那熔著性
  4. 耐氧化性
  5. 耐蝕性
  6. 韌性
  7. 疲勞強度
  8. 耐熱疲勞性
  9. 耐剝離

刀具常見鍍層薄膜特性應用:

鍍層如同刀具之盔甲,具有強大的防護、耐酸、耐氧化抗磨耗等特性,可大幅增加刀具的壽命,使工件表面品質提昇,增進製造效率與品質優良率。

塗層處理必須適材適性,才能在使用的條件件下發揮高性能,故要了解各鍍層特性,然後再應用於切削刀具上達到更好效果。

鍍層薄膜 碳氮化鈦
TiCN
氮化鈦膜
TiN
氮化鋁鈦膜
TiAlN
氮化鉻膜
CrN
鑽石膜
DLC、ADLC、PVDD
色澤 灰色 金黃色 暗紫色 銀白色 黑色
硬度HV 3000 2400 2800 1850 4000-6000
膜厚 1-4μm 3μm 2-5μm 2-5μm 1-2μm
摩擦係數 0.3 0.4 0.4 0.45 0.1
製程溫度 450°C 450°C 450°C 300-450°C 200°C
耐氧化溫度 450°C 550°C 800°C 700°C 350°C
RA面粗糙度 0.20 0.20 0.20 0.20  
使用特性 抗磨耗 抗磨耗 抗磨耗、耐氧(酸)化 耐氧化、防腐蝕 抗磨耗、防腐蝕
應用範圍 HSS切削刀具銑刀、鑽頭、絲攻、衝棒、塑膠模、沖壓模…等。 HSS切削刀具銑刀、鑽頭、絲攻、螺絲帽、衝棒、車刀片、塑膠模、生醫零件、CDR模仁…等。 WC高速切削用刀具、衝棒、車刀片銑刀、鑽頭、白鐵螺絲用沖模具…等。 塑膠模、壓鑄模、橡膠模、零件工具…等。 非金屬類切削用刀具、塑膠模、壓鑄模、沖壓模、零件工具、活賽梢…等。

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