刀具涂层材料研究：多层涂层

HEATS

　　随着涂层技术的发展，单层多元涂层也逐渐被多层的复合涂层所取代。根据不同涂层材料的性能和切削条件，涂覆不同的涂层组合，以发挥各种涂层的优越性能。研究较多且有较好应用的是双层涂层和层数在3～7之间的多层复合涂层。

6 Y M# W6 G( M6 l# Z5 p

　　TiC/TiN双层涂层兼有TiC涂层的高硬度和高耐磨性，并有TiN涂层良好的化学稳定性和高抗月牙洼磨损性能。由于TiC的热膨胀系数比TiN更接近基体，涂层的残余应力较小，与基体结合牢固，并有较高的抗裂纹扩展能力，所以常用作多层涂层的底层。Al2O3涂层有很多优良的性能，但Al2O3与基体的结合强度较差，在基体上先沉积一层TiC或TiN(如TiC/Al2O3，TiN/Al2O3)，可以改善Al2O3涂层的结合强度。其它的双层涂层有TiN/CBN、Al2O3/CBN、TiC/TiBN及Al2O3/Ti2O3等。

, }8 D- w1 ?- s : Z) u6 o( ^2 {) K, b9 F$ M

　　三层涂层的组合方式很多，例如TiC/TiCN/TiN、TiC/TiCN/Al2O3、TiC/TiN/Al2O3、TiC/Al2O3/TiN、TaC/TiC/TiN、TiN/TiC/TiN和TiCN/TiC/TCN等，都是利用各个单涂层的优点根据不同的切削条件组合而成的。最常见是TiC/TiCN/TiN涂层，这种涂层与TiC/TiN涂层相同，切削性能优于单层TiC和TiN涂层。大多数刀具涂层厂家都有这种组合方式的涂层牌号，如美国Carmet公司的CA9443、CA9721；Kennametal公司的KC210、KC250等。

/ L( O7 ^8 j3 s ' x1 O3 X! M2 F4 z* y

　　在TiC/TiCN/TiN涂层组合中再加入Al2O3层成为更现代化的涂层。如瑞典SandvikCoromant公司在CIMT2005上新的GC2015牌号刀具是具有TiCN-TiN/Al2O3-TiN结构的复合涂层，其中底层的TiCN与基体的结合强度高，并有良好的耐磨性。TiN/Al2O3的多层结构既耐磨又能抑制裂缝的扩展，表面的TiN具有较好的化学稳定性，又易于观察刀具的磨损。日本不二越公司开发出一种称为SG的新型涂层，其结构为TiN/TiCN/Ti，涂层与基体结合强度高，表层为Ti系特殊膜层，具有极好的耐热性。瑞典Seco刀具公司应用新的MT-CVD生产的TP3000刀片涂层内层的TiCN与基体有较强的结合力和强度，中间的Al2O3作为一种有效的热屏障可允许有更高的切削速度，外层的TiCN保证抗前刀面和后刀面磨损能力，最外一薄层金黄色的TiN使得容易辨别刀片的磨损状态。

　　其它的多层涂层组合有如德国Widia公司的TiC/TiCN/TiN/Al(O,N)/TiN涂层，日本三菱金属公司生产的牌号为U66的TiC/特殊陶瓷/Al2O3涂层；美国VR/Wesson公司生产的牌号为680刀片的TaC/TiC/Al2O3/TiN组合涂层，奥地利Tizit金属加工公司生产的牌号为StamasterSr17刀片的TiC/TiCN/TiN/陶瓷组合涂层等。

+ D) C: ?, U' p! [6 F* v) V ! ~; E8 z" x X% c2 g