三 涂層刀具簡述

　　涂層刀具是近20年出現的一種新型刀具材料，是刀具發展中的一項重要突破，是解決刀具材料中硬度、耐磨與強度、韌性之間矛盾的一個有效措施。涂層刀具是在一些韌性較好的硬質合金或高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世紀70年代初首次在硬質合金基體上涂覆一層碳化鈦(TiC)后，把普通硬質合金的切削速度從80m/min提高到180m/min。1976年又出現了碳化鈦—氧化鋁雙涂層硬質合金，把切削速度提高到250m/min。1981年又出現了碳化鈦-氧化鋁-氮化鈷三涂層硬質合金，使切削速度提高到300m/min。

　　在高速鋼基體上刀具涂層多為TiN，常用物理氣相沉積法(PVD法)涂覆，一般用于鉆頭、絲錐、銑刀、滾刀等復雜刀具上，涂層厚度為幾微米，涂層硬度可達80HRC，相當于一般硬質合金的硬度，耐用度可提高2—5倍，切削速度可提高20%-40%。

　　硬質合金的涂層是在韌性較好的硬質合金基體上，涂覆一層幾微米至十幾微米厚的高耐磨、難熔化的金屬化合物，一般采用化學氣相沉積法(CVD法)。我國株洲硬質合金廠生產的涂層硬質合金的涂層厚度可達9µm，表面硬度可達2500-4200HV。

　　目前各工業發達國家對涂層刀具的研究和推廣使用方面發展非常迅速。處于領先地位的瑞典，在車削上使用涂層硬質合金刀片已占到70%-80%，在銑削方面已達到50%以上。但是涂層刀具不適宜加工高溫合金、鈦合金及非金屬材料，也不適宜粗加工有夾砂、硬皮的鍛鑄件。

　　四 金剛石刀具

　　金剛石刀具分為天然金剛石和人造金剛石刀具。天然金剛石具有自然界物質中最高的硬度和導熱系數c但由于價格昂貴，加工、焊接都非常困難，除少數特殊用途外(如手表精密零件、光飾件和首飾雕刻等加工)，很少作為切削工具應用在工業中。隨著高技術和超精密加工日益發展。例如微型機械machine/的微型零件，原子核反應堆及其它高技術領域的各種反射鏡、導彈或火箭中的導航陀螺，計算機硬盤芯片、加速器電子槍等超精密零件的加工，單晶大然金剛石能滿足上述要求。近年來開發了多種化學機理研磨金剛石刀具的方法和保護氣氛釬焊金剛石技術．使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡易．因此，在超精密鏡面切削的高技術應用領域．天然金剛石起到了重要作用。

　　20世紀50年代利用高溫高壓技術人工合成金剛石粉以后，70年代制造出金剛石基的切削刀具即聚晶金剛石(PCD)。PCD晶粒呈無許許序排列狀態．不具方向性，因而硬度均勻。它有很高的硬度和導熱性，低的熱脹系數。高的彈性模量和較低的摩擦系數，刀刃非常鋒利。它可加丁各種有色金屬和極耐磨的高性能非金屬材料，如鋁、銅、鎂及其合金、硬質合金、纖維增塑材料、金屬基復合材料、木材復合材料等。

　　三種主要金剛石刀具材料——PCD、CVD厚膜和人工合成單晶金剛石各自的性能特點為：PCD焊接性、機械machine/磨削性和斷裂韌性最高，抗磨損性和刃口質量居中，抗腐蝕性最差。CVD厚膜抗腐蝕性最好，機械machine/磨削性、刃口質量和斷裂韌性和抗磨損性居中，可焊接性差，人工合成單晶金剛石刃口質量、抗磨損性和抗腐蝕性最好，焊接性、機械machine/磨削性和斷裂韌性最差。

　　金剛石刀具是目前高速切削(2500~5000m/min)鋁合金較理想的刀具材料，但由于碳對鐵的親和作用，特別是在高溫下，金剛石能與鐵發生化學反應，因此它不宜于切削鐵及其合金工件。

　　五 立方氮化硼

　　立方氮化硼(CBN)是純人工合成的材料。它是20世紀50年代末用制造金剛石相似的方法合成的第二種超硬材料——CBN微粉。由于CBN的燒結性能很差，直至70年代才制成立方氮化硼結塊(聚晶立方氮化硼PCBN)，它是由CBN微粉與少量粘結相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高溫高壓下燒結而成。CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度(僅次于金剛石)和耐熱性(1300、1500度)，優良的化學穩定件(遠優于金剛石)和導熱性，低的摩擦系數。PCBN與Fe族元素親和性很低，所以它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料。