氮化碳涂層刀具干切削性能的研究

yangym1981

氮化碳涂層刀具干切削性能的研究

yangym1981

摘要：采用dc反應(yīng)磁控濺射法在硬質(zhì)合金（YT15）上沉積氮化碳超硬涂層，將其應(yīng)用于干切削領(lǐng)域,，通過(guò)對(duì)硅鋁合金和淬火鋼的干式切削試驗(yàn),，研究了氮化碳涂層刀具的切削加工性能,。切削試驗(yàn)表明,，在干式切削加工硅鋁合金時(shí)可以達(dá)到較高的表面粗糙度，完全能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,；在淬火鋼加工中,，與未涂層的刀具相比，刀具壽命有較大提高,。
# F: \1 |% c" L- O' B5 Q3 K
% M( Y4 L; O, _8 K    氮化碳（C3N4）是上世紀(jì)90年代初才出現(xiàn)的超硬材料,。80年代后期Cohen等人通過(guò)理論計(jì)算預(yù)言，類(lèi)似β-Si3N4結(jié)構(gòu)的化合物——β-C3N4可能具有超過(guò)金剛石的硬度,，此說(shuō)立即引起國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注,。1993年Niu首先宣布用激光燒蝕法獲得β-C3N4薄膜，隨后研究人員用電子回旋共振—化學(xué)氣相沉積（ECR—CVD）,、熱絲CVD,、反應(yīng)磁控濺射等方法成功地合成了氮化碳膜。
+ o# `1 i  d* T- k7 V��
    武漢大學(xué)自1994年起研究氮化碳的合成方法,。先后用射頻CVD,、磁控濺射等方法成功合成了氮化碳薄膜，并研究了氮化碳薄膜在高速鋼上的鍍膜工藝,。試驗(yàn)證明,，鍍有氮化碳的鉆頭比未涂層鉆頭壽命提高25倍，比鍍氮化鈦的鉆頭壽命提高3倍,。由于氮化碳的超硬性,、較好的熱穩(wěn)定性和與Fe元素的低親和性,，使氮化碳涂層刀具具有硬度高、抗磨損能力和熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),，成為較理想的干式切削刀具,。本文就武漢大學(xué)制備的YT15基體的氮化碳涂層車(chē)刀進(jìn)行干切削性能的研究。��

    1．氮化碳涂層刀具的特性��
. x$ M2 F; Z& H9 z8 ?1 a3 O5 ^4 f
7 U" ?. X) U% Z5 ^) ?    硬質(zhì)面涂層刀具的兩個(gè)重要指標(biāo)為涂層的硬度和涂層的附著力,，而氮化碳涂層刀具的涂層硬度則是提高刀具壽命的關(guān)鍵,。表1為幾種材料硬度的比較，從表中可以看出,，氮化碳的硬度僅次于金剛石,，具有較大的優(yōu)勢(shì)。武漢大學(xué)制備的YT15基體的氮化碳涂層車(chē)刀經(jīng)過(guò)中國(guó)科學(xué)院蘭州物理所及大連理工大學(xué)材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劃痕試驗(yàn),，涂層的顯微硬度高達(dá)HV=72.04GPa,，涂層的附著力LC=30.87～52.14N，達(dá)到JB/T8365—96的規(guī)定,。

- j1 j- x0 ?) S/ N7 V( x4 }8 X    表1.各種材料的硬度比較
7 c' u4 e4 K. K3 c- @    高速鋼－硬質(zhì)合金
    HRC62～66－HRC74～81
    高速鋼－硬質(zhì)合金－TiN－立方氮化硼－金剛石－氮化碳
    HV8～9－HV13～18－HV21－HV47－HV800－HV50

    2．氮化碳涂層刀具的切削加工性能��
2 a$ K* n+ l2 _, [
* _' ?/ b7 |% x9 C, U2 w( y" H+ R; V    氮化碳涂層特殊的化學(xué),、物理性能決定了其優(yōu)良的切削性能。下面以硅鋁合金及淬火態(tài)45鋼的切削加工為例,，研究其加工性能和刀具的磨損規(guī)律,。��
, r: P3 W1 d' G" C! f' \. J
9 l4 P, a+ }0 h8 _! O6 E    2．1 氮化碳涂層刀具干切削硅鋁合金��

3 D1 j% r7 p! ?3 L/ B    試驗(yàn)條件為干式切削，被加工工件為汽車(chē)活塞,，材料為共晶鋁硅合金（代號(hào)ZL108,，牌號(hào)ZALSi12Cu2Mg1），對(duì)比刀具為金剛石涂層刀具及YG6硬質(zhì)合金刀具,。切削參數(shù)為Vc=400m/min,，ap=0.4mm，f=0.1mm/r,，試驗(yàn)指標(biāo)為表面粗糙度Ra值和刀具壽命,。試驗(yàn)結(jié)果：(1)表面粗糙度：金剛石涂層為Ra=0.64，氮化碳涂層為Ra=0.78,，YG6硬質(zhì)合金為Ra=0.90,；(2)氮化碳涂層刀具的壽命和金剛石涂層相當(dāng)，是YG6硬質(zhì)合金的10倍以上,。��

伊瓦卡

不錯(cuò), 頂一個(gè)!