WC 硬質(zhì)合金表面涂層摩擦磨損特性及其銑削性能研究

邵樹鋒，成先明，孫守宇，楊 可，馮 源

(1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000；2.河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 常州 213022)

0 前 言

過渡金屬氮化物涂層的耐磨性良好，在刀具、模具等領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。氮化物涂層材料中的二元氮化物如TiN[1]、CrN[2]和三元氮化物如TiAlN[3]被廣泛研究。

王欣等[4]研究了CrAlN 納米復(fù)合涂層的組織結(jié)構(gòu)及切削性能，發(fā)現(xiàn)CrAlN 納米復(fù)合涂層在切削的高溫狀態(tài)下會(huì)形成Al2O3和Cr2O3等氧化膜，形成的氧化膜可以有效阻隔刀具與工件之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而保護(hù)刀具，使得涂層刀具表現(xiàn)出良好的耐磨性。段佳妮等[5]采用多弧離子鍍?cè)赥i-6Al-4V 鈦合金片表面制備了TiAlCN 和TiAlN 涂層，并對(duì)比了2 種涂層的耐磨性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TiAlCN 涂層由于具有無定形碳的潤滑作用，其磨損率顯著低于TiAlN 涂層。李祥等[6]采用PVD 法在GH2132 鐵基高溫合金和GH4169 鎳基高溫合金表面沉積了AlTiN 涂層，并進(jìn)行了高速干銑削試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)刀具與工件間存在元素相互擴(kuò)散，且發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，由此認(rèn)為在刀具磨損區(qū)域可能生成了Al2O3、TiO2、SiO2等氧化物薄膜，該氧化物薄膜有助于減緩刀具的磨損。為了進(jìn)一步分析WC 硬質(zhì)合金表面氮化物涂層的摩擦磨損特性，以及研究氮化物涂層對(duì)WC 硬質(zhì)合金刀具銑削性能的影響，本工作采用物理氣相沉積法(PVD)在WC 硬質(zhì)合金表面制備了TiN、CrN、TiAlN 3 種氮化物涂層，分析了WC 硬質(zhì)合金及3 種氮化物涂層的摩擦磨損特性，以45 鋼為被銑削材料，研究了WC 硬質(zhì)合金及3 種氮化物涂層刀具的銑削性能。

1 試驗(yàn)材料與方法

以WC 硬質(zhì)合金作為基體，采用Inlenia 型涂層設(shè)備和物理氣相沉積法(PVD)分別制備TiN、CrN 和TiAlN 3 種涂層。……