刀具制造高壽命低污染要求調查研究

隨著科技的發(fā)展，對材料的表面性能的要求越來越高。近幾十年來各種氣相沉積技術的興起，使表面工程技術的研究和應用都取得了突飛猛進的發(fā)展。這些技術不但實現了機械性能的要求，如耐磨、減摩和抗蝕，而且在電磁、光學、光電子學、熱學、超導和生物學等與表層有關的功能材料領域大顯身手。表面工程學不僅使低廉的金屬材料在性能與效益方面發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，而且已成為研制各種新型鍍層和薄膜材料的重要手段，具有巨大的應用潛力。

隨著機械加工工業(yè)水平的提高，對刀具提出了新的要求。除了提高使用壽命外還要求減少切削時的污染，盡可能使用干切削。在不能完全取消切削液的時候，盡量做到其中只含防銹劑而無有機物，這樣可以使循環(huán)回收的成本大為降低。

切削刀具的多樣性和使用時的工作狀態(tài)特點決定了選擇江蘇刀具鍍層的不同。車削和鉆孔不同，銑刀又應考慮其斷續(xù)沖擊的特點。早期發(fā)展的涂層以耐磨為主要著眼點，以提高硬度為主要指標。以氮化鈦為代表的此類涂層具有較高的摩擦系數(0.4～0.6)，加工時與工件之間不斷摩擦將產生大量熱能。為避免刀具過熱發(fā)生變形影響加工精度和延長其使用壽命，通常使用切削液。

要解決減少或免除切削液帶來的問題，刀具鍍層不僅應使刀具具有長壽命，且應有自潤滑的功能。類金剛石涂層(DLC)的出現在對某些材料(Al、Ti及其復合材料)的機械加工方面顯示出優(yōu)勢，但經過多年的研究表明類金剛石涂層的內應力高、熱穩(wěn)定性差和與黑色金屬間的觸媒效應使SP3結構向SP2轉變等三種缺點，決定了它目前只能應用于加工有色金屬，因而限制了它在機加工方面的進一步應用。但是近年來的研究表明，以SP2結構為主的類金剛石涂層(也稱為類石墨涂層)硬度也可達到20～40GPa，卻不存在與黑色金屬起觸媒效應的問題，其摩擦系數很低又有很好的抗?jié)裥?，切削時可以用冷卻劑也可用于干切削，其壽命比非鍍層刀有成倍的提高，加工鋼鐵材料不存在問題，因而引起了涂層公司、刀具廠家極大的興趣。假以時日，這種新型的類金剛石涂層會在切削領域得到廣泛的應用。