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Analyse der derzeitigen Situation und Tendenz der Werkzeugbeschichtungstechnik

Aktualisieren:04 Aug 2016
Zusammenfassung:

1. Einleitung Die Schneidwerkzeugoberflächenbeschichtun […]

1. Einleitung

Die Schneidwerkzeugoberflächenbeschichtungstechnologie in den letzten Jahrzehnten sollte als Reaktion auf die Marktnachfrage nach Oberflächenmodifizierung der Materialtechnologie entwickelt werden. Die Verwendung von Beschichtungstechnologie kann die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen, Schneidwerkzeugen effektiv verbessern, um gute, umfassende mechanische Eigenschaften zu erhalten, wodurch die Effizienz der Bearbeitung erheblich gesteigert wird. Daher ist die Beschichtungstechnik und Materialien, Schneidtechnik zusammen und bekannt als das Feld der Schneidwerkzeug Herstellung von drei Schlüsseltechnologien. Um den hohen Anforderungen an hohe Effizienz, hohe Präzision und hohe Zuverlässigkeit der modernen Bearbeitung gerecht zu werden, wurde die Entwicklung der Beschichtungstechnologie und ihre Anwendung in der Werkzeugfertigung weltweit mehr und mehr beachtet. China's Werkzeugbeschichtung Technologie nach Jahren der Entwicklung, ist derzeit in einem kritischen Zeitraum, das heißt, die ursprüngliche Technologie wurde nicht in der Lage, die steigenden Anforderungen des Schneidens zu erfüllen, die inländischen großen Werkzeug-Fabrik Beschichtung Ausrüstung, um die Ersatzperiode muss auch sein. Daher ist das volle Verständnis für den Status der nationalen und internationalen Werkzeug-Beschichtungstechnologie und Entwicklungstrends, die auf die internationale fortgeschrittene Ebene der Beschichtungstechnologie, ein geplantes, Schritt für Schritt zur Entwicklung von Werkzeugbeschichtung Technologie (vor allem PVD-Technologie), um Chinas Schneiden zu verbessern Werkzeugfertigungsebene Bedeutung.

Der Status und Entwicklungstrend der ausländischen Werkzeugbeschichtungstechnologie
Die Werkzeugbeschichtungstechnologie kann allgemein in die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) -Technologie und die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD-Technologie) aufgeteilt werden, und zwar in zwei Kategorien, wie nachstehend beschrieben.

2.1 Die Entwicklung der CVD-Technologie im Ausland

Seit den 1960er Jahren ist CVD-Technologie in der Oberflächenbehandlung von Hartmetall-Wendeplatten weit verbreitet. Die Herstellung von TiN-, TiC-, TiCN-, TiBN-, TiB & sub2; -, Al & sub2; O & sub3; - und anderen Monoschicht- und Mehrschichtverbundbeschichtungen kann durch die relativ einfache Herstellung der für die Aufdampfung des CVD- Die Bindefestigkeit der Beschichtung und Substrat ist relativ hoch, die Dicke von bis zu 7 ~ 9μm, so dass Ende der achtziger Jahre haben die Vereinigten Staaten 85% der Karbid-Werkzeuge in der Oberflächenbeschichtung Behandlung, die 99% der CVD-Beschichtung entfielen ; Bis Mitte der 1990er Jahre, CVD-Beschichtung Carbide Klinge in der Beschichtung von Hartmetall-Schneidwerkzeuge noch für mehr als 80%.

Obwohl die CVD-Beschichtung eine gute Verschleißfestigkeit aufweist, hat das CVD-Verfahren auch seine inhärenten Mängel: Erstens eine hohe Verarbeitungstemperatur, die leicht zu einer Abnahme der Biegefestigkeit des Werkzeugmaterials führen kann; Zweitens, die Zugspannung innerhalb des Filmzustandes, leicht zu der Verwendung von Werkzeugen führen Die CVD-Prozess-Emissionen, Abfall-Flüssigkeit wird eine größere Umweltverschmutzung verursachen und nun stark für das Konzept der grünen Produktion Konflikt, so seit Mitte der neunziger Jahre, die Entwicklung Und Anwendung von Hochtemperatur-CVD-Technologie durch eine gewisse Einschränkungen.

Ende der 1980er Jahre erreichte die von Krupp.Widia entwickelte Tieftemperatur-Chemical Vapor Deposition (PCVD) -Technologie das praktische Niveau, ihre Verarbeitungstemperatur wurde auf 450 ~ 650 ℃ reduziert, die η-Phase wirksam gehemmt, kann für Fadenschneider verwendet werden , Schneide, TiN, TiCN, TiC und andere Beschichtungen, aber bisher ist das PCVD-Verfahren auf dem Gebiet der Werkzeugbeschichtung nicht weit verbreitet. Mitte der neunziger Jahre revolutionierte das Aufkommen neuer Technologien der Zwischentemperatur-Chemical Vapour Deposition (MT-CVD) die CVD-Technologie. Die MT-CVD-Technik ist ein neues Verfahren zur Zersetzung von TiCl4, H2, N2 bei 700 ~ 900 ℃ mit der C / N-haltigen organischen Substanz Acetonitril (CH3CN) als Hauptreaktionsgas. Durch MT-CVD-Technologie kann dichte Faser Kristallmorphologie der Beschichtung, die Schichtdicke von bis zu 8 ~ 10μm. Diese Beschichtung Struktur hat eine hohe Verschleißfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Zähigkeit, und durch Hochtemperatur-chemische Dampfabscheidung (HT-CVD) -Prozess in der Schaufel Oberfläche Abscheidung Al2O3, TiN und andere hohe Temperatur Oxidationsbeständigkeit und verarbeitet werden Material Affinität klein, -schmierende Eigenschaften von gutem Material. MT-CVD beschichtete Klinge ist für hohe Geschwindigkeit, hohe Temperatur, schwere Last, trockene Schnittbedingungen, seine Lebensdauer verdoppeln kann als gewöhnliches beschichtetes Blatt verwendbar. Derzeit CVD (einschließlich MT-CVD) -Technologie wird vor allem für Hartmetall-Schneidwerkzeuge Oberflächenbeschichtung, Beschichtungswerkzeuge für mittlere und schwere Schneiden von High-Speed-Schruppen und Semi-Finishing verwendet. CVD-Technologie kann auch eine α-Al2O3-Beschichtung erreichen, die schwierig PVD-Technologie zu erreichen, so dass in der Trockenbearbeitung, CVD-Beschichtungstechnik noch eine sehr wichtige Position einnimmt.

2.2 Die Entwicklung der ausländischen PVD-Technologie

PVD-Technologie erschien in den späten 1970er Jahren, wegen seiner Verarbeitungstemperatur unter 500 ℃ kontrolliert werden kann, kann es als das letzte Behandlungsverfahren für High-Speed-Stahl-ähnliche Werkzeugbeschichtung eingesetzt werden. Da die Verwendung von PVD-Technologie erheblich verbessern kann die Schneidleistung von High-Speed-steeWie eine Werkzeugbeschichtung. Da die Verwendung von PVD-Technologie erheblich verbessern kann die Schneidleistung von High-Speed-Stahl-Schneidwerkzeuge, so dass die Technologie wurde schnell seit den achtziger Jahren bis Ende der achtziger Jahre, die industrielle entwickelte Länder, High-Speed-Stahl-Werkzeug PVD Beschichtung der Anteil von mehr Als 60%.

Die PVD-Technologie im Bereich des Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeugs für die erfolgreiche Anwendung der weltweiten Fertigungsindustrie hat große Aufmerksamkeit erregt, wobei die Konkurrenz bei der Entwicklung hochleistungsfähiger Beschichtungsanlagen mit hoher Zuverlässigkeit, aber auch bei der Erweiterung ihrer Anwendungen, insbesondere bei Hartmetall, im Vordergrund steht , Keramik-Werkzeuge in der Anwendung einer eingehenderen Studie. Die Ergebnisse zeigen, daß die Temperatur des PVD-Verfahrens niedriger ist als die des CVD-Verfahrens und sie hat keine Auswirkung auf die Biegefestigkeit des Werkzeugmaterials, wenn die Temperatur unter 600 ℃ liegt (die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt). Die interne Spannung Zustand der Folie ist Druckspannung, Hartmetall-Schneidwerkzeug komplexe anspruchsvolle Beschichtung; PVD-Verfahren auf die Umwelt ohne negative Auswirkungen, im Einklang mit der Entwicklung der modernen grünen Herstellung. Mit dem Aufkommen der Ära der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, die Anwendung von High-Speed-Stahl-Schneidwerkzeug allmählich zurückgegangen, Hartmetall-Schneidwerkzeuge und Keramik-Werkzeuge, um den Anteil der Anwendungen zu erhöhen hat sich zu einem unvermeidlichen Trend, daher in der Industrie entwickelten Ländern seit dem frühen Neunziger Jahre begannen begonnen, Hartmetall-Schneidwerkzeuge PVD-Beschichtungstechnologie hat einen Durchbruch in der Mitte der neunziger Jahre gemacht, ist PVD-Beschichtungstechnologie weit verbreitet in Karbid-Fräser, Bohrer, Stufenbohrer, Ölbohrung, Reibahle, Hahn, Wendeschneidmaschine Fräser, Profilierte Werkzeuge, Schweißwerkzeuge, wie Beschichtungsbehandlung.

Zurzeit verbessert die PVD-Technologie nicht nur die Haftfestigkeit zwischen Folie und Werkzeugmatrix, sondern auch von der ersten Generation TiN zu TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, TiN-AlN und CNx. Stock. ZX-Beschichtung (z. B. TiN-AlN-Beschichtung) und anderen Nanobeschichtungen ist das Auftauchen der PVD-Beschichtungswerkzeuge ein neuer Durchbruch gewesen. Diese neue Beschichtung und Substrat Bindungsstärke, Beschichtung Härte in der Nähe der CBN, gute Oxidationsbeständigkeit, Anti-Stripping stark, und kann erheblich verbessern die Werkzeugoberfläche Rauheit, effektive Kontrolle der Präzision Schneidwerkzeug Kante Form und Genauigkeit ihrer Präzision Verarbeitung Qualität und unbeschichtet Werkzeug verglichen.

Nach mehreren Jahrzehnten der Forschung und Entwicklung, alle Arten von Werkzeugbeschichtung Verfahren wurde weit verbreitet in High-Speed-Stahl-und Hartmetall-Schneidwerkzeuge.

Der Entwicklungstrend der Beschichtungstechnologie in der Welt ist wie folgt: Die Beschichtungszusammensetzung wird dazu neigen, diversifiziert und zusammengesetzt zu werden, weil das einzelne Beschichtungsmaterial nicht die Forderung erfüllen kann, die umfassenden mechanischen Eigenschaften des Schneidwerkzeugs zu verbessern; Um unterschiedliche Schneidverarbeitung Anforderungen erfüllen, werden komplexer und gezielter; In der Verbundbeschichtung die Beschichtungsdicke der einzelnen Komponente zunehmend dünner wird und allmählich zur Nanokristallisation neigt; Beschichtung Prozesstemperatur wird zunehmend niedriger, das Werkzeug Beschichtungsverfahren wird mehr vernünftige Richtung, wird erwartet, PVD, MT-CVD-Prozess wird die Mainstream-Technologie werden.

Aktuelle Situation und Entwicklung Trend der Tool Coating Technology in China

3.1 Chinas CVD-Technologie-Entwicklung

China seit den frühen 1970er Jahren begann, die CVD-Beschichtungstechnologie zu studieren, wegen der starken technischen Spezifität, die Forschungseinheit ist nicht viel. In der Mitte der 1980er Jahre Chinas CVD-Tool Beschichtungstechnologie, um das Niveau der praktischen Entwicklung, Technologie und dem internationalen Niveau auf dem gleichen Niveau zu erreichen, aber in den nächsten 10 Jahren, die Entwicklung von langsamer (ähnlich wie ausländische Forschung); Die Forschung und Entwicklung von MT-CVD-Technologie und Ausrüstung wird voraussichtlich im Jahr 2001 abgeschlossen sein. Nach den Forschungszielen werden die Technologie und Ausrüstung erreichen die internationale fortgeschrittene Ebene. Die Forschung der PCVD-Technologie in China wird am Ende dieses Jahres beginnen. In den frühen Neunziger Jahren, PCVD-Prozess-Technologie wird vor allem für die Beschichtung, Schneidwerkzeuge im Bereich der Anwendung ist noch sehr begrenzt. Insgesamt ist das Gesamtniveau der Entwicklung der inländischen CVD-Technologie und die Kluft zwischen der internationalen Ebene nicht, bis die MT-CVD-Technologie erfolgreich entwickelt, wird Chinas CVD Werkzeugbeschichtung im Bereich der gesamten Ebene in der Lage, Schritt zu halten mit der internationalen fortgeschrittenen Ebene.

3.2 China PVD-Technologie-Entwicklung

Chinas PVD-Beschichtung Technologie Forschung und Entwicklung begann in den frühen achtziger Jahren, bis Mitte der achtziger Jahre erfolgreich entwickelt kleine und mittlere Hohlkathoden-Ionen-Beschichtung Maschine, und die Entwicklung von High-Speed-Stahl Schneidwerkzeug TiN Beschichtungstechnologie.