不同弧电流对AlCrBN涂层结构和性能的影响

• 作者: 张世宏 张林 王建明 蔡飞
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 电弧离子镀 AlCrBN涂层 弧电流 刀具 磨损 切削
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 215-224
• 页数: 10页
• 分类号: TG174.44
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.09.024

摘要

目的 提高涂层刀具在高速工况下的切削寿命.方法 利用电弧离子镀技术在高速钢试样块和刀具表面制备不同弧电流(60、80、100 A)的AlCrBN涂层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、轮廓仪、洛氏压痕仪、划痕仪、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验仪和切削试验对涂层的微观结构和性能进行研究分析.结果 AlCrBN涂层的物相成分为固溶的fcc-(Cr,Al)N相以及少量的CrB2和fcc-BN相.随着AlCrB靶弧电流由60 A增至100 A,表面粗糙度Sq值由197 nm增至208 nm,Sa值由107 nm增至113 nm;显微硬度由3574HK0.05先增至3890HK0.05,再降至3209HK0.05;结合强度Lc2由57 N增至63 N,再降至55 N,均呈现先增后减的趋势.不同弧电流制备的AlCrBN涂层的磨损率依次为0.69×10?15、0.38×10?15、0.84×10?15 m3/(N·m),涂层的磨损机理均为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.切削结果显示,AlCrBN涂层刀具在切削速度VC为60 m/min和191 m/min条件下的切削寿命均高于AlCrN涂层刀具,且80 A条件下制备的AlCrBN涂层刀具切削寿命均最长,分别为9 m和6 m.切削速度60 m/min条件下的磨损机理:初期为磨粒磨损,中期为磨粒磨损和粘着磨损,后期为粘着磨损.切削速度191 m/min条件下的磨损机理:初期和中期为磨粒磨损和粘着磨损,后期为粘着磨损.结论 AlCrBN涂层刀具与AlCrN涂层刀具相比,切削性能更加优越,并且80 A条件下制备的AlCrBN涂层的综合性能最优.