数控刀具圈的 “明星材料”：涂层硬质合金全揭秘

涂层硬质合金早在20世纪60年代就已登场，它采用化学气相沉积（CVD）工艺，在硬质合金表面涂覆一层或多层（5～13μm）难熔金属碳化物。这种涂层合金综合性能出色，基体强度韧性较好，表面耐磨、耐高温，不过涂层硬质合金刃口锋利程度与抗崩刃性不如普通硬质合金。目前，涂层硬质合金刀具广泛用于普通钢材的精加工、半精加工及粗加工，涂层材料主要有TiC、TiN、Al₂O₃及其复合材料，它们的性能各有千秋，我们先来看下表几种涂层材料的性能对比：

TiC涂层

TiC涂层硬度和耐磨性很高，抗氧化性也不错，切削时能产生氧化薄膜，降低摩擦因数，减少刀具磨损，一般切削速度可提高40%左右。它与钢的粘结温度高，表面晶粒较细，切削时很少产生积屑瘤，适合于精加工。不过TiC涂层也有缺点，其线胀系数与基体差别较大，与基体间形成脆弱的脱碳层，降低了刀具的抗弯强度。因此，在重切削、加工硬材料或带夹杂物的工件时，涂层易崩裂。

TiN涂层

TiN涂层在高温时能形成氧化膜，与铁基材料摩擦因数较小，抗粘结性能好，能有效地降低切削温度。TiN涂层刀片抗月牙洼及后面磨损能力比TiC涂层刀片强，适合切削钢与易粘刀的材料，加工表面粗糙度较小，刀具寿命较高。此外TiN涂层抗热振性能也较好。但它的缺点是与基体结合强度不及TiC涂层，而且涂层厚时易剥落。

复合涂层

• TiC-TiN复合涂层：第一层涂TiC，与基体粘结牢固不易脱落；第二层涂TiN，减少表面层与工件的摩擦，结合了两者的优势。

• TiC-Al₂O₃复合涂层：第一层涂TiC，与基体粘结牢固不易脱落；第二层涂Al₂O₃，使表面层具有良好的化学稳定性与抗氧化性能。这种复合涂层能像陶瓷刀那样高速切削，寿命比TiC、TiN涂层刀片高，同时又能避免陶瓷刀的脆性、易崩刃的缺点。

目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复合涂层或TiC-Al₂O₃-TiN三复合涂层，典型涂层是CVD涂TiC、TiCN、TiN + PVD涂TiAlN。

涂层硬质合金是一种复合材料，基体是强度、韧性较好的合金，而表层是高硬度、高耐磨、耐高温、低摩擦的材料。这种新型材料有效地提高了合金的综合性能，因此发展很快，广泛适用于较高精度的可转位刀片、车刀、铣刀、钻头、铰刀等。

声 明：文章内容来源于数控刀具之家。