ZrN涂层YT15硬质合金刀具的制备及切削性能

硬质合金

第33卷第8期2009年8月

机 械 工 程 材 料

Materials for Mechanical Engineering

Vol.33 No.8Aug. 2009

ZrN涂层YT15硬质合金刀具的制备及切削性能

吴雄彪1,陈英2,张雁平1

(1.金华职业技术学院,金华321017;2.乐山职业技术学院,乐山614000)

摘 要:

采用中频磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法,在YT15硬质合金刀片上制备了三种

ZrN涂层,测试了涂层的物理性能,并通过切削试验研究了不同ZrN涂层对YT15硬质合金刀具切削性能的影响,并与无涂层刀具的切削效果进行了对比。结果表明:ZrN涂层的硬度较YT15硬质合金刀具的提高了12GPa;三种涂层刀具中,有锆过渡层的ZrN涂层刀具降低了切削过程中刀具的切削力,使刀具的耐磨损性能得到提高。

关键词:

硬质合金;切削刀具;ZrN涂层;切削性能

中图分类号:TG495 文献标志码:B 文章编号:1000 3738(2009)08 0087 03

PreparationandCuttingPerformanceofYT15CementedCarbide

ToolswithZrNCoating

WUXiong biao,CHENYing,ZHANGYan ping

1

2

1

(1.JinhuaCollegeofProfessionandTechnology,Jinhua321017,China;2.LeshanVocationalandTechnicalCollege,Leshan614000,China)

Abstract:ThreekindsofZrNcoatingswerepreparedonYT15cementedcarbidebyusingcombination

technologiesofmediumfrequencymagnetronsputtering,andarcionplatingandthephysicalpropertiesofthecoatingsweretested.TheeffectofdifferentZrNcoatingsonthecuttingperformanceoftheYT15cementedcarbidecuttingtoolswasanalyzed,andthencomparedwiththatofcuttingtoolwithoutcoating.TheresultsshowthatthehardnessoftheYT15cementedcarbidetoolsdepositedbyZrNcoatingsincreased12GPa,andtheZrNcoatingwithZrtransitionlayerhadbetterwearresistanceandlowercuttingforce.

Keywords:cementedcarbide;cuttingtools;ZrNcoatings;cuttingperformance

0 引 言

随着制造技术的进步,机械加工不断向高精化、高速化方向发展,因此对切削刀具在强度、耐高温、耐磨损和使用寿命等方面的性能要求也不断提高。对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要手段之一。由于涂层处理可以提高加工效率和精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本,因此,涂层刀具在金属切削加工中的应用越来越广泛。

目前,常用的涂层材料有碳化物、氮化物、氧化物、硼化物和硫化物等,近年来还发展了聚晶金刚石、立方氮化硼等。涂层结构也已由最初的TiC和TiN单涂层发展到复合多涂层,如TiC/TiCN/TiN、

收稿日期:2008 04 08;修订日期:2009 03 23

作者简介:吴雄彪(1965-),男,浙江浦江人,副教授,硕士。

[1]

TiC/Al2O3和TiC/Al2O3/TiN等复合涂层。TiC和TiN单涂层制备简单,但在应用中也逐渐暴露了一些问题,如耐蚀性差、高温硬度低等。ZrN涂层除具有优良的耐腐蚀、耐高温、耐磨损性能,还有良好的力学性能和导电性能,美观的金黄色外表等优点,已广泛

应用于电子电路中的电接触层、珠宝业中的装饰层和机械摩擦中的减摩层等,但在刀具涂层的应用还不常见。采用中频磁控溅射和电弧离子镀相结合的多功能PVD涂层制备方法有利于得到较高致密度、较好附着强度、耐久性强的涂层,具有离化率高及沉积速度快等优点,已在生产中得到广泛的应用。为了提高刀具的性能,在某些应用方面取代TiC和TiN涂层刀具,作者采用中频磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法,在最常用的、与ZrN最匹配的刀具材料YT15硬质合金上制备ZrN单涂层和复合ZrN涂层,并通过切削试验研究了涂层刀具的切削性能。

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