CVD涂层 Mitsubishi

CVD涂层
PVD涂层
CVD与PVD的比较
其它涂层及表面处理

在900°C～1100°C的常压气体介质反应炉中，将硬质物质利用气体反应蒸镀在硬质合金基体的表面。在TiC涂层物质于1969年被开发之后，TiN、 TiCN、Al2O3等各种单涂层材料也接连实现了实用化。到了二十世纪70年代后期，单涂层材料逐渐被双层及多涂层材料所取代，目前应用最广的是多涂层材料。 - 点击下面的链接，进行详细的学习！

- 切削加工铸铁时铸铁与钢相比，切屑接触长度较短，切削阻力集中于切削刃顶端，铸铁中的C与硬质合金中的Co反应，易发生扩散磨损，因而基体中Co含量较少的硬质WC-Co系硬质合金比较合适。同时切削加工高硬度材料时，耐磨损性与耐塑性变形性很重要，硬质WC-Co系硬质合金显示出良好的性能。

- 切削加工钢时切削加工钢时的切削负荷大，切屑接触长度长，因而基体中含有不易与铁反应的TiC的强韧硬质合金比较合适。同时在基体表面（涂层的下一层）设置高Co（Co含量多）的强韧层，理由如下。因涂层非常坚硬，缺乏韧性，加载切削负荷会产生细微的裂纹。这种裂纹扩展到基体内部则会引起刀具破损，所以有必要防止裂纹的扩展。

刀具材料的材料特性与切削特性有着相当密切的关系,但实际的切削性能由各种材料复合影响来决定的。也就是说，刀具材料为复合金属的情况下，即使其中某种特定物质具备优异的性能，也不能仅仅凭借这一点就立刻断定其切削性能。例如，涂层材料的耐后刀面磨损性与耐前刀面磨损性由构成涂层的物质特性与涂层的厚度来决定。另一方面，耐塑性变形性与耐破损性受基体（硬质合金）的影响。下表表示了构成涂层的硬质物质的材料特性。 - 点击下表中第一行各项，会显示对该项目的解释。

硬度（耐后刀面磨损性）机械摩擦产生的后刀面磨损性受刀具材料的硬度影响最大。涂层物质中TiC最坚硬，耐后刀面磨损性最优异。还有，涂层较厚的材料磨损进程慢，可以实现长寿命，但涂层越厚结晶粒子越粗，脆性越大，会发生微细崩刃累积而成的脆性磨损。为了克服这一点，最近涂层物质开始采用强韧的碳氮化钛（TiCN）。

自由能（耐前刀面磨损性）切屑擦过的前刀面在高温高压的影响下易发生化学变化，因而涂层最好使用热稳定性优异的物质。表示物质热稳定性的是自由能，负值越大越稳定。氧化铝 (Al203)是最稳定的硬质物质。

导热系数低的物质切削热的扩散能力差，易发生刀刃软化、造成塑性变形。同时耐热龟裂性、热冲击系数可以通过右侧公式求出。从表中可以看到，TiC比硬质合金的主要成分WC的耐热龟裂性逊色很多。

氧化性（耐边界磨损性）切削刃的接触宽度边界部分。处于高温与常温的边界处，并且经常接触黑皮与加工硬化层。因此涂层这种坚硬且薄的表膜，易发生崩刃与剥离等损伤。发生崩刃、剥离的话，就会露出比TiC耐氧化性差的WC，磨损进程加快。特别是副切削刃边界磨损变大的话，会造成精加工面的恶化。

与铁的溶解度（耐粘结性） WC在1250°C时会有7%溶解在铁中，相比之下TiC仅溶解在0.5%以下，溶解量极少，表明TiC不易与工件材料反应（缺乏亲和性）。也就是说，TiC与WC相比不易发生粘结现象。

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可以使用C.V.D.法进行涂层的AI2O3有如下特征。 -即使在高温条件下硬度的降低幅度也很小，显示出优异的耐磨损性。分别使用TiC、TiCN、AI2O3这几种物质的单体烧结体来切削加工碳钢（S45C），当切削速度（vc）超过400m/min后，AI2O3的耐磨损性会超过TiC、TiCN。

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