Nouveau revêtement d'outil PVD

Nouveau revêtement d'outil PVD

TiAlN et AlTiN sont des revêtements d’outils PVD formés par dépôt d’Al dans TiN. Jusqu'à présent, l'augmentation de la teneur en aluminium dans les revêtements TiAlN et AlTiN afin d'améliorer la résistance aux températures élevées et la dureté des revêtements pour outils constituait un problème technique majeur pour les fabricants d'outils et les entreprises de revêtements. Depuis 1995, le procédé de dépôt en phase vapeur associé est continuellement étudié et amélioré. En 2000, le rapport aluminium / titane dans les revêtements TiAlN et AlTiN était passé de 1: 2 à 3: 2, c’est-à-dire que la teneur en aluminium était passée de 33% à 60%.

Afin d'améliorer encore la teneur en aluminium du revêtement, la société de revêtement Balzers, basée au Liechtenstein, a développé un grand nombre de travaux de recherche et de développement, a inventé la technologie de revêtement consistant à remplacer l'élément en titane par un élément en chrome et a introduit le revêtement monocouche AlCrN appelé "BalinitAlcorna "en 2004. Le revêtement AlCrN a une teneur en aluminium supérieure à celle du revêtement AlTiN général et convient à une variété d'outils de coupe en acier à haute vitesse et en carbure, y compris les tables de cuisson à engrenages, les fraises et les lames de fraisage. En outre, il peut être utilisé pour les outils de tournage, mais uniquement pour la résistance à la chaleur et la stabilité à la diffusion d'excellents matériaux matriciels, tels que les céramiques PCBN et Si3N4. Lors du salon EMOHannover2005, la société Balchas a également lancé le produit "BalinitHelica", un revêtement multicouche AlCrN spécialement conçu pour les outils de forage. Ce revêtement ultra-lisse peut être appliqué sur n'importe quel trépan en alliage dur ou en acier à haute vitesse, améliorant de manière significative la résistance à l'usure et la résistance au cisaillement du trépan, ainsi que les performances d'élimination de copeaux du trépan.

Lorsque la microstructure en coupe du revêtement BalinitAlcorna sur une matrice de carbure cémenté a été observée au microscope électronique à balayage (MEB), il était clairement visible que l’épaisseur était de 3 à 4 m et que le revêtement était constitué d’une seule couche à structure continue. Dans l'image au MEB du revêtement BalinitHelica, la structure du revêtement multicouche est clairement discernable. L'épaisseur totale du revêtement multicouche Helica est d'environ 4 m, tandis que 1 à 2 m convient mieux à un petit diamètre inférieur à 1/8 ".

Bien que le revêtement PVD à 100% Al2O3 (alumine pure) offre la meilleure protection thermique pour les outils de coupe (les composants AlN dans les revêtements AlTiN et AlCrN "convertissent" en Al2O3 au cours de l'usinage), ce revêtement a des applications limitées. Bien que la technologie de revêtement PVDAl2O3 ait été brevetée et ait été utilisée dans l’utilisation du courant alternatif (ou de l’alimentation en courant continu pulsé) à l’échelle du laboratoire du petit four de réaction sur le revêtement de l’outil Al2O3PVD, elle est maintenant à l’échelle commerciale du grand four à réaction Al2O3PVD. le revêtement pose encore beaucoup de problèmes. En effet, contrairement à d'autres matériaux de revêtement conducteurs, Al2O3 est un isolant. Par conséquent, le procédé de revêtement PVD basé sur le principe de dépôt au plasma nécessite une tension de polarisation externe pendant le processus de dépôt du revêtement, c'est-à-dire qu'il doit exister une certaine différence de potentiel entre l'outil revêtu et la source de cible de plasma. En bref, les propriétés isolantes de l'alumine rendent le processus de PVD assez difficile à contrôler. De plus, l’économie du revêtement de PVDAl2O3 est également médiocre.

En raison de la stabilité limitée de la structure du revêtement, la teneur en aluminium du revêtement AlTiN a atteint sa valeur maximale (environ 65%). Dans les revêtements à base de TiN, la structure cristalline est transformée de réseau cubique en réseau hexagonal. Cependant, dans le revêtement à base de CrN, la teneur en aluminium peut être encore augmentée sans modifier la structure cristalline du revêtement en AlCrN.

Comme pour les autres revêtements, la résistance à la déformation des revêtements AlCrN dépend également de la forme du réseau du matériau de revêtement. Le revêtement avec réseau cubique peut maintenir une dureté rouge élevée, c'est-à-dire qu'il peut conserver une dureté élevée lorsqu'il est exposé à la température de coupe de l'interface outil / pièce. Une fois que la structure cristalline du revêtement est transformée en un réseau hexagonal, la dureté du revêtement sera réduite en raison de la diminution de la résistance à la déformation. TiAlN dureté du revêtement à environ 800 ou ont fortement baissé, revêtement AlTiN lorsque la température est inférieure à 900 , le phénomène de la dureté est plus faible; Et au moment de la température de 1100 coating AlCrN revêtement peut encore maintenir sa dureté. Même sous la température élevée de 1100 , peut également protéger la matrice de revêtement AlCrN sans outils. Le revêtement de la série Balzers AlCrN a un niveau de dureté de 2800 ~ 3200HV pour une charge de 50g.

Étant donné que le revêtement AlCrN présente une dureté rouge élevée lui permettant de maintenir une performance stable sous une charge thermique extrêmement élevée, l'outil de revêtement AlCrN est donc plus performant que le traitement des autres types d'outils de revêtement, en particulier pour le découpage à grande vitesse, le découpage à sec (ou quasi sec) conditions plus d'avantages. Par exemple, les expériences de découpage effectuées par les laboratoires de découpage de Balzers ont montré que, lorsque la pièce en acier Ck45 était usinée avec précision à des vitesses respectives de 200 m / min et 400 m / min, la durée de vie de la fraise revêtue en AlCrN était bien supérieure à celle de la fraise revêtue TiAlN. Il existe toutefois des exceptions. Lors du traitement de matériaux de pièces de grande dureté (54HRC) (tels que les moules en acier), les performances du revêtement AlTiN sont meilleures que celles du revêtement AlCrN (la durée de vie de l'outil a augmenté de 20% à 40%, tandis que le prix de l'outil a été réduit. d'environ 25%). Cependant, lors de l'usinage de matériaux à faible dureté (<54hrc) (tels="" que="" l'acier="" allié="" et="" la="" fonte)="" et="" de="" matériaux="" à="" haute="" viscosité="" (tels="" que="" l'acier="" à="" faible="" teneur="" en="" carbone="" et="" l'acier="" inoxydable),="" l'efficacité="" de="" coupe="" du="" revêtement="" alcrn="" est="" nettement="" supérieure="" à="" celle="" de="" l'altin.="" revêtement="" (la="" durée="" de="" vie="" de="" l'outil="" peut="" être="" augmentée="" de="" 25%="" à="" 100%="" avec="" la="" même="" vitesse="" de="" coupe="" et="">

De plus, le revêtement AlCrN est également recommandé pour l’usinage de matériaux (tels que l’acier inoxydable) produisant de longs copeaux (tels que l’acier inoxydable), car les copeaux longs sont davantage en contact avec la surface de coupe frontale de l’outil pendant le formage et l’augmentation du degré de contact la pièce générera beaucoup de chaleur de coupe. Cependant, le revêtement AlCrN a un faible coefficient de frottement, ce qui peut réduire l'adhérence entre l'outil de coupe et la puce et réduire la chaleur de coupe.

En outre, comparé au revêtement à base d'étain, le revêtement d'AlCrN peut entraîner des modifications de l'usure de l'outil et du mode de formation de copeaux au cours du traitement. En d'autres termes, l'usure de la surface arrière de l'outil revêtu d'AlCrN est nettement inférieure à celle de l'outil revêtu TiAlN. KB) de la rainure d’usure est faible, mais la profondeur (KT) de la rainure d’usure est augmentée.

IKS PVD, Machine de revêtement d’outils, contactez-nous maintenant, iks.pvd @ foxmail.com