涂層硬質合金（鎢鋼)刀片耐磨性能的研究

涂層硬質合金（鎢鋼)刀片耐磨性能的研究

研究表明，通過不同的涂層材料及其結構設計，可以顯著提升硬質合金刀片的耐磨性、熱穩定性和使用壽命。以下總結了該領域的主要研究成果與技術特點。

涂層提升硬質合金刀片耐磨性

- 相較于無涂層刀片，涂層硬質合金刀片展示出更優異的耐磨性，其中TiC和多層涂層刀片的耐用性尤其突出。

- 涂層能夠提高表面硬度，增強抗氧化性，并減少與工件材料的粘附反應，從而有效延緩刀具的磨損和損壞。

- 采用物理氣相沉積（PVD）技術制備的涂層——如TiN、AlTiN、AlCrN等，由于其高硬度和優良的熱穩定性，被廣泛應用，極大提升了刀具的耐磨性與使用

壽命。

典型涂層材料與性能特點

- TiC涂層：此類型涂層增強刀具的機械磨損抗性，適合中低速切削操作。

-TiN涂層：具有降低摩擦系數的功能，有助于切屑排出，從而減少切削溫度并減輕粘刀現象。

- AlTiN和AlTiSiN涂層：通過增加鋁的含量和引入硅元素以形成納米多層結構，從而顯著提高了涂層的硬度和耐磨性，尤其在高速切削和高溫條件下表現

優異。

- AlCrN涂層：此涂層的硬度可達32 GPa，其耐磨性和抗高溫氧化性均優于TiAlN涂層，非常適合高溫切削環境。

- 多層納米涂層**：例如，TiN-AlN超薄多層涂層，通過晶粒細化和交替層次結構的形成，提高了涂層的硬度和韌性，極大提升了刀具的抗彎強度和斷裂

韌性。

涂層結構與結合強度

- 涂層與基體之間的結合強度是影響刀具?整體性能的關鍵因素，良好的結合可以防止涂層剝落，從而保證刀具的耐磨性。?

- 多層涂層設計通過交替疊加不同材料，抑制晶粒長大并形成位錯結構，從而提升硬度與強度。

研究方法與實驗驗證

- 采用小余量球頭銑削實驗，比對不同涂層的耐磨性。結果表明，含Si的AlTiSiN涂層產生的磨損較輕，其耐磨性優于單層AlTiN涂層。

- 刀具壽命（T-v）曲線驗證研究表明，在廣泛的切削速度范圍內，涂層刀具均表現出較長的使用壽命。

未來發展趨勢

- 硬質合金刀具的涂層技術正向多元化、多層次化、梯度化和超硬化方向發展。

- 重點研究領域包括降低摩擦系數、自潤滑特性以及強韌性協調。

- 涂層處理工藝正在趨于靈活化，如深冷處理、磁化處理和熱處理等，以進一步提升刀具性能。

綜上所述，通過提升表面硬度、熱穩定性以及抗氧化能力，涂層技術顯著增強了硬質合金刀片的耐磨性能和使用壽命。目前，多層納米結構及含有Al、

Cr、Si等元素的復合涂層為研究與應用的主要方向，涂層技術的持續創新有望推動硬質合金刀具性能不斷改善。