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我國切削刀具涂層技術的發展

時間:2009年02月06日瀏覽:670次收藏分享:

  我國的刀具涂層技術經過多年發展,目前正處于關鍵時期,即原有技術已不能滿足切削加工日益提高的要求,國內各大工具廠的涂層設備也到了必須更新換代的時期。因此,充分了解國內外刀具涂層技術的現狀及發展趨勢,瞄準國際涂層技術先進水平,有計劃、按步驟地發展刀具涂層技術(尤其是PVD技術),對于提高我國切削刀具制造水平具有重要意義。
我國CVD技術的發展
  我國從二十世紀七十年代初開始研究CVD涂層技術,由于該項技術專用性較強,國內從事研究的單位并不多。八十年代中期,我國CVD刀具涂層技術的開發達到實用化水平,工藝技術水平與當時的國際水平相當,但在隨后的十多年里發展較為緩慢(與國外研究狀況類似);九十年代末期,我國開始MT-CVD技術的研發工作,MT-CVD工藝及裝備的研究開發預計可在2001年內基本完成,根據研究目標,工藝技術及設備將達到當前國際先進水平;我國PCVD技術的研究始于九十年代初,PCVD工藝技術主要用于模具涂層,目前在切削刀具領域的應用還十分有限??傮w而言,國內CVD技術的總體發展水平與國際水平差距不大,待MT-CVD技術開發成功,我國在刀具CVD涂層領域的整體水平將可與國際先進水平基本保持同步。
我國PVD技術的發展
  我國PVD涂層技術的研發工作始于八十年代初期,至八十年代中期研制成功中小型空心陰極離子鍍膜機,并開發了高速鋼刀具TiN涂層工藝技術。在此期間,由于對切削刀具涂層市場前景看好,國內共有七家大型工具廠從國外引進了大型PVD涂層設備(均以高速鋼TiN涂層工藝為主)。技術及設備的引進調動了國內PVD技術的開發熱潮,許多科研單位和各大真空設備廠紛紛展開了大型離子鍍膜機的研制工作,并于九十年代初開發出多種PVD涂層設備。但由于多數設備性能指標不高,無法保證刀具涂層質量,同時預期的市場效益未能實現,因此大多數企業未對PVD刀具涂層技術作進一步深入研究,導致近十年國內PVD刀具涂層技術的發展徘徊不前。盡管九十年代末國內成功開發出硬質合金TiN-TiCN-TiN多元復合涂層工藝技術并達到實用水平,CNx涂層技術的研發也有重大突破,但與國際發展水平相比,我國的刀具PVD涂層技術仍落后十年左右。目前國外刀具PVD涂層技術已發展到第四代,而國內尚處于第二代水平,且仍以單層TiN涂層為主。
國內刀具涂層技術新進展
    隨著國際知名硬質涂層公司紛紛在中國建立鍍膜加工中心,硬質涂層在國內的認可度快速上升。大型的外資或合資廠逐步采納刀具和模具的鍍膜處理,使生產質量和效率大幅上升,生產成本顯著下降。然而這些加工中心的鍍膜量并不是很大,明顯低于設計產能。和業內人士分析的結果顯示,加工中心的涂層費用高于大部分企業的心理承受。從這些加工中心的設備采購成本和運行維護成本上看,其收費在合理范圍,但是由于其整體投入成本居高不下,無法進一步調整鍍膜收費標準。此時,鍍膜技術的國產化就成為該領域的發展方向。 
    硬質涂層由于整體工藝復雜,設備控制要求高,前期研發和投入的時間和費用都比較高,使得該技術的準入門框較高。目前,主要的技術和設備訣竅都是被德國、瑞士等公司掌握。國內部分企業曾嘗試用高價購買技術,被明確拒絕。 
    目前,國內有從事硬質涂層技術研發的多數是科研機構。科研機構如大學或研究所由于研發的側重點偏向于科學問題,且其多數不具備工業化的能力,所以其硬質涂層的研究多停留在文章層面。而國內在工業層面上較有研究基礎的是成都工具研究所,由于其在國內長期從事刀具相關技術的研究和生產,積累了大量硬質涂層的人才和技術,遺憾的是目前該單位還沒有真正攻克硬質涂層技術和設備的所有難題。北京東方新材科技有限公司是從2004年起就開始硬質涂層工藝研發和設備研發的研發型高新技術企業,該公司的徐健博士在德國慕尼黑工業大學長期從事硬質涂層的研究,并參與瑞士PLATIT公司產品研發相關工作,具備深厚的理論和實踐功底。目前,該公司硬質涂層技術已經取得決定性突破,AlTiN涂層刀具經北京比亞迪汽車模具公司等使用,認定其涂層質量達到國際較高水準;AlTiN/TiN多層涂層刀具經成都工具研究所測試,認定涂層質量接近國際頂級水平;北京吉馳汽車模具有限公司使用了該公司涂層處理的沖壓模具,獲得了非常理想的使用效果,模具壽命提高數十倍。 
    目前,國產硬質涂層技術主要面臨的問題是被行業認可。國產設備和技術將大幅度的降低刀具模具涂層的加工成本,獲得接近國際水準的涂層質量,是未來刀具模具涂層的發展方向。目前國產設備和技術還存在一個不斷完善的過程,這需要整個行業共同努力。

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