涂层硬质合金

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第77页（1539字）

涂层硬质合金是在一般的硬质合金基体上覆以一层很硬的其他材料而组成。通常采用化学气相沉积法。

涂层硬质合金比不涂层的有更好的耐磨和抗破断综合性能。涂层硬质合金在1970年已商品化。美国在1970年至1980年间用作金属切削的硬质合金中，约有35%是涂层的。在金属切削领域里，涂层硬质合金的声望随着涂层本身及基体材料的改善而不断增加。现在，涂层厚度的均匀性及层的孔隙度都比过去改善了；和基体之间的结合也已有了改善，有害的内界面反应被消除了；同时应用了专为涂层产品而设计的基体材料，其抗破断和热胀缩性都有改善。这两者正是基体材料最重要的性能。

涂层硬质合金的应用日益广泛，因为在高生产率的切削加工中，它们可允许将切削速度提高到令人满意的程度。例如，与不涂层硬质合金工具相比，在相同寿命的条件下，TiC涂层刀具之切削速度可高出50%，而A1₂O₃涂层的刀具则可高出90%。涂层物的正确选择，不仅要根据切削速度，还应考虑工具磨损的类型(刃部磨损、后面磨损及月牙洼磨损，三者之中何者为主)。工具的外形，后角和切削类型(粗或精)也影响到基体材料与涂层的正确选配。

碳化钛涂层 碳化钛涂层是在硬质合金上首次应用的，而且一直是应用得最多的一种。TiC沉积层的厚度通常为0．005毫米左右。商业上供应的碳化钛涂层刀具材料在涂层厚度及涂层与基体的结合类型上变动很大，这种变动可能造成金属切削效界的重大差别。

某些生产厂使用几种不同的基体和具有不同使用特性的三、四种TiC涂层硬质合金。一种典型的TiC涂层硬质合金刀片的横断面金相组织如图18所示，TiC层位于顶部。

图18 TiC涂层硬质合金的横截面村上浸蚀剂腐蚀，1500X

商业的TiC涂层硬质合金的抗破断性能并不比用于重负荷、粗加工的不涂层硬质合金更好些，例如含TiC少而含钴较多的WC-TaC－8TiC－8．5Co的硬质合金。涂层硬质合金的耐磨性也不比最耐磨的不涂层硬质合金高，例如含较多TiC而较少钴的64TiC－32WC－4Co级。尽管如此，但TiC涂层硬质合金在各种各样的切削条件下要更好用些，其寿命要比具有相当抗破断性能的普通用途或精加工用的不涂层品种高一倍到二倍。这一比较足以推定类似的切削条件的使用和决定切削刃不再被使用的类似要求。

氧化铝涂层 在高速高效率切削方面，氧化铝涂层获得很快的应用。氧化铝硬质合金涂层刀具，其切削刃的强度大大高于陶瓷刀片。

商业A1₂O₃涂层硬质合金可以有单层的和双层的两个品种。前者是以0．005毫米的氧化物涂层冶金结合的方式粘结到专门设计的硬质合金基体上去的。双涂层产品系在硬质合金基体上先涂TiC，再涂上Al₂O₃薄层。

氮化钛涂层 在某些金属切削应用中，氮化钛涂层对月牙洼形成和后面磨损可获得较高的抗力。TiN涂层产品很容易从它的金黄颜色来辨认。

复合涂层 复合涂层由碳化钛、碳氮化钛和氮化钛薄层复合组成，用于高参数的切削。据称此种涂层综合了氮化物和碳化物涂层两者的优点，使刀具具有较好的刃部耐磨性，较高的后面和月牙洼磨损抗力，这种配合是单涂层所不可能获得的。