專項素描

Ti-Al-X-N新型塗層技術是利用氣相沉積方法在高強度工(gōng)具基體(tǐ)表面塗覆幾微米高硬度、高耐磨性難熔Ti-Al-X-N塗層，從而達到減少刀具磨損，延長壽命，提高切削速度的目的。它是高檔數控機床與基礎制造裝備國家重大(dà)專項課題取得的重要成果。

重大(dà)突破

這一(yī)技術打破了國外(wài)企業在高端刀具塗層技術領域的壟斷，提高了高檔塗層刀具的國産化率，爲汽車(chē)、航空等重點用戶提高生(shēng)産效率、降低生(shēng)産成本打下(xià)了堅實基礎。

應用前景

株洲鑽石刀具在關鍵的塗層技術上取得突破，使汽車(chē)發動機缸體(tǐ)某關鍵部件加工(gōng)的刀具成本降低了30%，将其典型用戶——奇瑞汽車(chē)的發動機加工(gōng)刀具國産化率從20%提升至47%，在替代進口，滿足重點行業急需方面具有重大(dà)意義。

中(zhōng)國作爲制造大(dà)國已是不争的事實。但我(wǒ)國在數控切削刀具技術方面與國外(wài)相比仍存在差距，突出表現在先進塗層制造和塗層技術的基礎研究方面。Ti-Al-X-N新型塗層技術的成功應用，一(yī)舉打破了國外(wài)強勢企業在高端刀具領域的壟斷，爲提高刀具的國産化率打下(xià)了堅實基礎，爲更好地滿足重點行業需求創造了條件，具有重大(dà)的經濟和社會效益。

承載刀具核心技術

機床被稱作“制造機器的機器”。如果說高檔數控機床是現代工(gōng)業文明的藝術品，那麽高端硬質合金精密刀具便是藝術品上的鑽石，而鑽石閃耀的光芒源自于刀具表面幾微米厚的精密塗層。

據了解，塗層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、摩擦系數小(xiǎo)和熱導率低等特性。原因是塗層材料作爲化學屏障和熱屏障，減少了刀具與工(gōng)件間的擴散和化學反應，從而減少了磨損，使得刀具壽命提高3～10倍以上，切削速度提高20%～100%。可以說，薄薄一(yī)層塗料承載着刀具的核心技術。

目前塗層刀具在切削刀具中(zhōng)占的比例已達到80%。由于國外(wài)企業在高端刀具領域占據壟斷地位，在我(wǒ)國數控機床專項中(zhōng)，刀具及其核心塗層技術的地位日益受到重視，對塗層技術的突破被列入多項課題研究中(zhōng)。

趕超國際同類産品先進水平

株洲鑽石公司自主研發Ti-Al-X-N新型塗層技術的道路并非一(yī)帆風順。初期引進塗層生(shēng)産線時，株鑽隻能生(shēng)産普通的Ti-N和Ti-Al-N塗層。通過消化吸收，科研工(gōng)作者開(kāi)發出具有納米結構的Ti-Al-N塗層，比普通Ti-Al-N塗層性能有一(yī)定的提高，但仍舊(jiù)不能滿足刀具行業發展的需要。在此形勢下(xià)，株鑽成立研發團隊，以專項課題精密工(gōng)具創新能力平台建設爲契機，開(kāi)展新型高性能塗層的集中(zhōng)攻關工(gōng)作。

經過大(dà)量的實驗，課題組選擇了最優的Ti-Al-X-N塗層，其抗氧化性能和硬度都較Ti-Al-N塗層高，但其切削性能和Ti-Al-N相比并無顯着提升。爲了搞清楚塗層性能爲何達不到預期效果，研發團隊首先将新塗層從基體(tǐ)上剝離(lí)下(xià)來研磨成粉末進行差示掃描量熱儀分(fēn)析，分(fēn)析塗層在高溫下(xià)的相結構演變、調幅分(fēn)解過程。通過不懈努力，課題組制備出了優化納米複合多層結構塗層nc-TiAlN/Si3N4。

據了解，Ti-Al-X-N新型塗層技術已獲得9項專利且全部爲發明專利。PVD塗層産品硬度高于40GPa，達到超硬效應。在1100℃下(xià)空氣氣氛中(zhōng)氧化10小(xiǎo)時後，塗層仍未完全氧化。在1100℃回火(huǒ)後，塗層的硬度仍能維持40GPa以上，與基體(tǐ)的結合強度超過90N。同期自主開(kāi)發的CVD塗層α-Al2O3厚度達10微米，塗層結合力超過80N，加工(gōng)鑄鐵切削速度可達500米。産品經用戶使用對比，在模具加工(gōng)行業已達到或超過了國際同類産品先進水平。