Nuevo recubrimiento de herramientas PVD.

- Mar 13, 2019-

Nuevo recubrimiento de herramientas PVD.

 

TiAlN y AlTiN son recubrimientos de herramientas PVD formados al depositar Al en TiN. Hasta ahora, el aumento del contenido de aluminio en los recubrimientos de TiAlN y AlTiN para mejorar la resistencia a la alta temperatura y la dureza de los recubrimientos para herramientas ha sido un problema técnico importante que preocupan los fabricantes de herramientas y las compañías de recubrimientos. Desde 1995, el proceso de deposición de vapor relacionado ha sido continuamente estudiado y mejorado. Para el año 2000, la proporción de aluminio a titanio en los recubrimientos de TiAlN y AlTiN había aumentado de 1: 2 a 3: 2, es decir, el contenido de aluminio había aumentado de 33% a 60%.

PVD05


Para mejorar aún más el contenido de aluminio en el recubrimiento, la empresa de recubrimientos Balzers con base en Liechtenstein desarrolló una gran cantidad de investigación y desarrollo, inventó la tecnología de recubrimiento para reemplazar el elemento de titanio por el elemento de cromo e introdujo el recubrimiento de AlCrN de una sola capa llamado "BalinitAlcorna". "en 2004. El recubrimiento AlCrN tiene un contenido de aluminio más alto que el recubrimiento general AlTiN y es adecuado para una variedad de herramientas de corte de carburo y acero de alta velocidad, incluidas las placas de engranajes, fresas de extremo y cuchillas de fresado. Además, se puede utilizar para herramientas de torneado, pero solo en resistencia al calor y estabilidad de difusión de excelentes materiales de matriz, como las cerámicas PCBN y Si3N4. En la exposición de EMOHannover2005, la compañía balchas también lanzó el producto denominado "BalinitHelica", que es un revestimiento de AlCrN de múltiples capas especialmente diseñado para herramientas de perforación. Este recubrimiento súper suave se puede aplicar a cualquier broca de aleación dura o acero de alta velocidad, mejorando significativamente la resistencia al desgaste y la resistencia al corte de la broca, así como mejorando el rendimiento de extracción de viruta de la broca.

tools coating1

Cuando la microestructura de la sección del recubrimiento de BalinitAlcorna sobre matriz de carburo cementado se observó mediante microscopio electrónico de barrido (SEM), se pudo ver claramente que el grosor era de 3 ~ 4 m y el recubrimiento era de una sola capa con estructura continua. En la imagen SEM del recubrimiento de BalinitHelica, la estructura de recubrimiento multicapa es claramente perceptible. El grosor total del recubrimiento multicapa de Helica es de aproximadamente 4 m, mientras que 1 ~ 2 m es más adecuado para una broca pequeña de menos de 1/8 "de diámetro.

 

Aunque el recubrimiento PVD 100% Al2O3 (alúmina pura) proporciona la mejor protección térmica para las herramientas de corte (los componentes AlN en los recubrimientos AlTiN y AlCrN se "convierten" a Al2O3 durante el mecanizado), este recubrimiento tiene aplicaciones limitadas. Aunque la tecnología de recubrimiento PVDAl2O3 se ha patentado y se ha utilizado en el uso de alimentación de CA (o suministro de alimentación por pulsos dc) en la escala de laboratorio del horno de reacción pequeño en el recubrimiento de la herramienta Al2O3PVD, pero ahora en la escala comercial del horno de reacción grande Al2O3PVD El revestimiento sigue siendo un montón de problemas. Esto se debe a que el Al2O3, a diferencia de otros materiales de revestimiento conductores, es un aislante. Por lo tanto, el proceso de recubrimiento de PVD basado en el principio de deposición de plasma requiere una tensión de polarización externa durante el proceso de deposición de recubrimiento, es decir, debe haber una cierta diferencia de potencial entre la herramienta recubierta y la fuente objetivo de plasma. En resumen, las propiedades aislantes de la alúmina hacen que el proceso de PVD sea bastante difícil de controlar. Además, la economía del recubrimiento de PVDAl2O3 también es pobre.

 

Debido a la limitación de la estabilidad de la estructura del recubrimiento, el contenido de aluminio en el recubrimiento de AlTiN ha alcanzado el valor máximo (alrededor del 65%). En los recubrimientos basados en TiN, la estructura cristalina se transforma de celosía cúbica a celosía hexagonal. Sin embargo, en el recubrimiento a base de CrN, el contenido de aluminio puede incrementarse aún más sin cambiar la estructura cristalina del recubrimiento de AlCrN.

 

Al igual que otros recubrimientos, la resistencia a la deformación de los recubrimientos de AlCrN también depende de la forma de celosía del material de recubrimiento. El recubrimiento con celosía cúbica puede mantener una alta dureza roja, es decir, el recubrimiento puede mantener una alta dureza cuando se expone a la temperatura de corte de la interfaz herramienta / pieza de trabajo. Una vez que la estructura cristalina del recubrimiento se transforma en una red hexagonal, la dureza del recubrimiento se reducirá debido a la disminución de la resistencia a la deformación. La dureza del recubrimiento de TiAlN a aproximadamente 800 o ha disminuido considerablemente, el recubrimiento de AlTiN cuando la temperatura es inferior a 900 , el fenómeno de la dureza es menor; Y en el momento de la temperatura de 1100 coating, el recubrimiento de AlCrN aún puede mantener su dureza. Incluso bajo la temperatura alta de 1100 , también se puede proteger la matriz de recubrimiento de AlCrN sin herramientas. El revestimiento de la serie AlCrN de Balzers tiene un nivel de dureza de 2800 ~ 3200HV a una carga de 50 g.

 

Debido a que el recubrimiento de AlCrN es de alta dureza roja para que pueda mantener un rendimiento estable bajo una carga térmica extremadamente alta, la herramienta de recubrimiento de AlCrN es mejor que otros tipos de rendimiento de procesamiento de la herramienta de recubrimiento, especialmente en corte de alta velocidad, corte en seco (o casi seco) Condiciones más ventajas. Por ejemplo, los experimentos de corte llevados a cabo por los laboratorios de corte de Balzers demostraron que cuando la pieza de acero Ck45 se fresó con precisión a velocidades de 200 m / min y 400 m / min respectivamente, la vida útil de la fresadora recubierta con AlCrN fue mucho mayor que la de La fresadora recubierta de TiAlN. Sin embargo, hay excepciones, en el procesamiento de materiales de pieza de trabajo de alta dureza (54HRC) (como el molde de acero), el rendimiento del recubrimiento de AlTiN es mejor que el recubrimiento de AlCrN (la vida útil de la herramienta aumentó 20% ~ 40%, mientras que el precio de la herramienta se redujo en alrededor del 25%). Sin embargo, cuando se maquinan materiales con baja dureza (<54hrc) (como="" aleación="" de="" acero="" y="" hierro="" fundido)="" y="" materiales="" con="" alta="" viscosidad="" (como="" baja="" en="" carbono="" y="" acero="" inoxidable),="" la="" eficiencia="" de="" corte="" del="" recubrimiento="" de="" alcrn="" es="" significativamente="" mayor="" que="" la="" de="" altin="" recubrimiento="" (la="" vida="" útil="" de="" la="" herramienta="" se="" puede="" aumentar="" en="" un="" 25%="" ~="" 100%="" con="" la="" misma="" velocidad="" de="" corte="" y="">

 

Además, el revestimiento de AlCrN también se recomienda para el mecanizado de materiales de piezas de trabajo (como el acero inoxidable) que producen virutas largas, ya que las virutas largas tienen más contacto con la superficie de corte frontal de la herramienta durante el conformado, y el aumento en el grado de contacto entre la herramienta y La pieza de trabajo generará mucho calor de corte. Sin embargo, el revestimiento de AlCrN tiene un pequeño coeficiente de fricción, que puede reducir la adherencia entre la herramienta de corte y el chip y reducir el calor de corte.

 

Además, en comparación con el recubrimiento a base de estaño, el recubrimiento AlCrN puede provocar cambios en el desgaste de la herramienta y el modo de formación de viruta durante el procesamiento, es decir, el desgaste de la superficie trasera (VB) de la herramienta recubierta de AlCrN es significativamente menor que la herramienta recubierta con TiAlN, y el ancho ( KB) de la ranura de desgaste es pequeña, pero aumenta la profundidad (KT) de la ranura de desgaste.

 

IKS PVD, máquina de recubrimiento de herramientas, contáctenos ahora, iks.pvd @ foxmail.com