带压开孔机硬质合金刀具涂层介绍

带压开孔机硬质合金刀具涂层介绍

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。带压开孔机的重要组成部件就是使用了硬质合金，从而实现对管道进行带压开孔。硬质合金技术自从二十世纪六十年代以来，经过了近半个世纪的的发展，刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。刀具表面的涂层，主要通过提高刀具表面硬度，热稳定性，降低摩擦系数等方法来提升切削速度，提高进给速度，从而提高切削效率，并大幅提升刀具寿命。

一、硬质合金的涂层工艺

一般来说，硬质合金的刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积和物理气相沉积两大类。

1．CVD技术（化学气相沉积）被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。CVD的技术具有很好的耐磨性（涂层与基体结合强度较高，薄膜厚度较厚，可达7～9μm）。并且可实现单成份单层及多成份多层复合涂层的沉积，是在常压或负压的沉积系统中，将纯净的H2、CH4、N2、TiCl4、 AlCl3、CO2等气体或蒸气，按沉积物的成分，将其中的有关气体，按一定配比均匀混合，依次涂到一定温度(一般为1000℃～1050℃)的硬质合金 刀片表面，即在刀片表面沉积TiC、TiN、Ti(C，N)或Al2O3或它们的复合涂层。但CVD工艺温度高，容易造成刀具材料抗弯强度下降；涂层内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；同时，CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染。为解决CVD工艺温度高的问题，低温化学气相沉积（PCVD），中温化学气相沉积（MT-CVD）技术相继开发并投入实用。目前，CVD（包括MT-CVD）技术主要用于硬质合金可转位刀片的表面涂层，涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。

2、PVD技术主要应用于带压开孔刀整体硬质合金刀具和高速钢刀具的表面处理。与CVD工艺相比，PVD工艺温度低（最低可低至80℃），在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度基本无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响。PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。

物理气相沉积（PVD）在工艺上主要有以下两种方式

（1）阴极弧物理蒸发（ARC） 真空阴极弧物理蒸发过程是使用将高电流，低电压的电弧激发于靶材之上，并产生持续的金属离子。被离化的金属离子以60～100eV平均能量蒸发出来形成高度激发的离子束，在含有惰性气体或反应气体的真空环境下沉积在被镀的硬质合金表面。真空阴极弧物理蒸发靶材的离化率在90%左右，所以与真空磁控离子溅射相比，沉积薄膜具有更高的硬度和更好的结合力。但由于金属离化过程非常激烈，会产生较多的有害杂质颗粒，涂层表面较为粗糙。

（2）磁控离子溅射（SPUTTERING） 真空磁控离子溅射过程中，氩离子被被加速打在加有负电压的阴极（靶材）上。离子与阴极的碰撞使得靶材被溅射出带有平均能量4～6eV的金属离子。这些金属离子沉积在放于靶前方的被镀的硬质合金上，形成涂层薄膜。由于金属离子能量较低，涂层的结合力与硬度也相应较真空阴极弧物理蒸发方式差一些，但由于其表面质量优异被广泛应用于有表面功能性和装饰性的涂层领域中。