專項素描

Ti-Al-X-N新(xīn)型塗層技(jì )術是利用(yòng)氣相沉積方法在高強度工(gōng)具(jù)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(dāo)具(jù)磨損，延長(cháng)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(zhuāng)備國(guó)家重大專項課題取得的重要成果。

重大突破

這一技(jì )術打破了國(guó)外企業在高端刀(dāo)具(jù)塗層技(jì )術領域的壟斷，提高了高檔塗層刀(dāo)具(jù)的國(guó)産(chǎn)化率，為(wèi)汽車(chē)、航空等重點用(yòng)戶提高生産(chǎn)效率、降低生産(chǎn)成本打下了堅實基礎。

應用(yòng)前景

株洲鑽石刀(dāo)具(jù)在關鍵的塗層技(jì )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(dāo)具(jù)成本降低了30%，将其典型用(yòng)戶——奇瑞汽車(chē)的發動機加工(gōng)刀(dāo)具(jù)國(guó)産(chǎn)化率從20%提升至47%，在替代進口，滿足重點行業急需方面具(jù)有(yǒu)重大意義。

中(zhōng)國(guó)作(zuò)為(wèi)制造大國(guó)已是不争的事實。但我國(guó)在數控切削刀(dāo)具(jù)技(jì )術方面與國(guó)外相比仍存在差距，突出表現在先進塗層制造和塗層技(jì )術的基礎研究方面。Ti-Al-X-N新(xīn)型塗層技(jì )術的成功應用(yòng)，一舉打破了國(guó)外強勢企業在高端刀(dāo)具(jù)領域的壟斷，為(wèi)提高刀(dāo)具(jù)的國(guó)産(chǎn)化率打下了堅實基礎，為(wèi)更好地滿足重點行業需求創造了條件，具(jù)有(yǒu)重大的經濟和社會效益。

承載刀(dāo)具(jù)核心技(jì )術

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

據了解，塗層刀(dāo)具(jù)具(jù)有(yǒu)表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能(néng)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(zuò)為(wèi)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀(dāo)具(jù)與工(gōng)件間的擴散和化學(xué)反應，從而減少了磨損，使得刀(dāo)具(jù)壽命提高3～10倍以上，切削速度提高20%～100%。可(kě)以說，薄薄一層塗料承載着刀(dāo)具(jù)的核心技(jì )術。

目前塗層刀(dāo)具(jù)在切削刀(dāo)具(jù)中(zhōng)占的比例已達到80%。由于國(guó)外企業在高端刀(dāo)具(jù)領域占據壟斷地位，在我國(guó)數控機床專項中(zhōng)，刀(dāo)具(jù)及其核心塗層技(jì )術的地位日益受到重視，對塗層技(jì )術的突破被列入多(duō)項課題研究中(zhōng)。

趕超國(guó)際同類産(chǎn)品先進水平

株洲鑽石公(gōng)司自主研發Ti-Al-X-N新(xīn)型塗層技(jì )術的道路并非一帆風順。初期引進塗層生産(chǎn)線(xiàn)時，株鑽隻能(néng)生産(chǎn)普通的Ti-N和Ti-Al-N塗層。通過消化吸收，科(kē)研工(gōng)作(zuò)者開發出具(jù)有(yǒu)納米結構的Ti-Al-N塗層，比普通Ti-Al-N塗層性能(néng)有(yǒu)一定的提高，但仍舊不能(néng)滿足刀(dāo)具(jù)行業發展的需要。在此形勢下，株鑽成立研發團隊，以專項課題精(jīng)密工(gōng)具(jù)創新(xīn)能(néng)力平台建設為(wèi)契機，開展新(xīn)型高性能(néng)塗層的集中(zhōng)攻關工(gōng)作(zuò)。

經過大量的實驗，課題組選擇了最優的Ti-Al-X-N塗層，其抗氧化性能(néng)和硬度都較Ti-Al-N塗層高，但其切削性能(néng)和Ti-Al-N相比并無顯着提升。為(wèi)了搞清楚塗層性能(néng)為(wèi)何達不到預期效果，研發團隊首先将新(xīn)塗層從基體(tǐ)上剝離下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(duō)層結構塗層nc-TiAlN/Si3N4。

據了解，Ti-Al-X-N新(xīn)型塗層技(jì )術已獲得9項專利且全部為(wèi)發明專利。PVD塗層産(chǎn)品硬度高于40GPa，達到超硬效應。在1100℃下空氣氣氛中(zhōng)氧化10小(xiǎo)時後，塗層仍未完全氧化。在1100℃回火後，塗層的硬度仍能(néng)維持40GPa以上，與基體(tǐ)的結合強度超過90N。同期自主開發的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(kě)達500米。産(chǎn)品經用(yòng)戶使用(yòng)對比，在模具(jù)加工(gōng)行業已達到或超過了國(guó)際同類産(chǎn)品先進水平。