具有纳米针状晶粒结构的Nanolock TiCN涂层
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刀具制造商倍锐特(Boehlerit)公司新开发的一种称为“Nanolock”的TiCN涂层是第一种在涂层中的某些区域含氮量较高,而在与其邻近的区域含碳量较高的TiCN涂层。

图1 倍锐特公司的Steeletec “K”车刀片及其上的多层涂层
传统的CVD涂层理论认为,氮碳化钛(TiCN)涂层中的碳和氮元素必须在整个涂层中均匀分布。但是,刀具制造商倍锐特(Boehlerit)公司新开发的一种称为“Nanolock”的TiCN涂层却打破了上述论断据。
该公司涂层开发部负责人Reinhard Pitonak介绍,Nanolock是第一种在涂层中的某些区域含氮量较高,而在与其邻近的区域含碳量较高的TiCN涂层。当以1000倍的放大倍数观测该涂层时,可以看到富氮区域显现黄色到橙色.而富碳区域则显现为红色到灰色。
正如涂层名称所表明的那样,Nanolock涂层具有纳米晶粒结构,其晶粒的三维尺寸中有两个尺寸小于100纳米。Nanolock涂层结构呈针状或纤维状,具有很好的稳定性.并能为后续涂覆的Al2O3涂层起到粘结层的作用。
与倍锐特公司最先在其部分车削刀片(如Steeletec “K”刀片)上沉积的中温(700~900℃)TiCN层不同.Nanolock TiCN涂层温度为950~1000℃ 。Pitonak说,较高的涂层温度(在沉积过程中会有一些变化)可使涂层具有弹性,同时可提供更好的耐磨性和抗氧化性,而这些特性通常是相互排斥、很难兼顾的。Nanolock涂层的硬度为2500HV,而中温MT-iCN涂层的硬度为3000HV,这意味着后者的脆性更大。虽然Nanolock涂层的硬度稍低.但其耐磨性却优于其他硬度更高的涂层。
右图所示为倍锐特公司的Steeletec “K”车刀片及其上的多层涂层(其中包括Nanolock TiCN层)。在前面提到的Al2O3层的上面是TiCN-TiN层其上又覆盖了一层1~15µm厚的“黄色”Al2O3层。Al2O3涂层通常是黑色的,但Boehlerit公司通过采用特殊的工艺参数.能够沉积出透明的Al2O3层,从而使用户能方便地观察作为磨损标识的黄色TiN层,而又不会损坏它。
用于车削刀片时,Nanolock层厚度约为7µm,约占涂层总厚度(15~16µm)一半;用于铣削刀片时(涂层总厚度约为7~9µm),Nanolock层厚度约为2~3µm。
本文作者:张宪(编译)
原载:《工具展望》2009年第1期
上载于:2010-7-12 20:02:43

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