电弧离子镀和高功率脉冲磁控溅射AlTiN涂层及其切削性能研究

• 作者: 刘源 丁继成 许雨翔 张宝荣 赵志勇 冯利民 郑军 王启民
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 电弧离子镀 高功率脉冲磁控溅射 AlTiN涂层 316L不锈钢 切削
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 专题——高速加工刀具涂层技术|Special Topic—High-speed Machining Tool Coating Technology
• 页码范围: 57-65
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.442|TG506
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.006

摘要

目的 比较两种沉积方法制备的AlTiN涂层的切削性能.方法 利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)和电弧离子镀技术(AIP),在硬质合金车刀片上沉积AlTiN涂层,比较和研究两种AlTiN涂层的组织形貌特性及综合性能.利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪,观察和检测涂层的生长形貌和元素含量.采用激光共聚焦扫描显微镜表征涂层的表面粗糙度.使用X射线衍射仪分析涂层的物相结构.使用纳米压痕仪测量涂层的纳米硬度以及弹性模量.通过干式车削试验研究涂层刀具的切削性能,并对其磨损机理进行分析.结果 两种涂层均为柱状晶生长,HiPIMS制备的AlTiN涂层相较AIP制备的AlTiN涂层,具有更加光滑平整的表面.两者压痕硬度相近,约为30 GPa,但HiPIMS-AlTiN涂层的弹性模量更小.随着切削距离的不断增加,刀具后刀面磨损变得越来越严重,未涂层的车刀在切削1 min(180 m)时,磨损量超过200μm,达到了失效标准.在相同条件下切削9 min(1620 m),AIP-AlTiN和HiPIMS-AlTiN两种涂层刀具后刀面的磨损量分别为231μm和190μm,AIP-AlTiN涂层刀具已达到失效标准.结论 干式车削316L不锈钢时,HiPIMS-AlTiN涂层刀具的切削寿命长于AIP-AlTiN涂层刀具,切削过程中,两种涂层刀具的主要磨损形式均为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损.