專項素描

Ti-Al-X-N新型塗層技(jì)術是利用氣相(xiàng)沉積方法在高(gāo)強度工(gōng)具基體(tǐ)表面塗覆幾微(wēi)米高(gāo)硬度、高(gāo)耐磨性難熔Ti-Al-X-N塗層，從(cóng)而達到減少刀(dāo)具磨損，延長(cháng)壽命，提高(gāo)切削速度的(de)目的(de)。它是高(gāo)檔數控機(jī)床與基礎制造裝備國(guó)家(jiā)重大專項課題取得的(de)重要成果。

重大突破

這(zhè)一技(jì)術打破了國(guó)外(wài)企業(yè)在高(gāo)端刀(dāo)具塗層技(jì)術領域的(de)壟斷，提高(gāo)了高(gāo)檔塗層刀(dāo)具的(de)國(guó)産化(huà)率，為(wèi)汽車、航空等重點用戶提高(gāo)生(shēng)産效率、降低(dī)生(shēng)産成本打下(xià)了堅實基礎。

應用前景

株洲鑽石刀(dāo)具在關鍵的(de)塗層技(jì)術上(shàng)取得突破，使汽車發動機(jī)缸體(tǐ)某關鍵部件(jiàn)加工(gōng)的(de)刀(dāo)具成本降低(dī)了30%，将其典型用戶——奇瑞汽車的(de)發動機(jī)加工(gōng)刀(dāo)具國(guó)産化(huà)率從(cóng)20%提升至47%，在替代進口，滿足重點行業(yè)急需方面具有(yǒu)重大意義。

中國(guó)作(zuò)為(wèi)制造大國(guó)已是不争的(de)事(shì)實。但(dàn)我國(guó)在數控切削刀(dāo)具技(jì)術方面與國(guó)外(wài)相(xiàng)比仍存在差距，突出表現(xiàn)在先進塗層制造和(hé)塗層技(jì)術的(de)基礎研究方面。Ti-Al-X-N新型塗層技(jì)術的(de)成功應用，一舉打破了國(guó)外(wài)強勢企業(yè)在高(gāo)端刀(dāo)具領域的(de)壟斷，為(wèi)提高(gāo)刀(dāo)具的(de)國(guó)産化(huà)率打下(xià)了堅實基礎，為(wèi)更好(hǎo)地(dì)滿足重點行業(yè)需求創造了條件(jiàn)，具有(yǒu)重大的(de)經濟和(hé)社會效益。

承載刀(dāo)具核心技(jì)術

機(jī)床被稱作(zuò)“制造機(jī)器(qì)的(de)機(jī)器(qì)”。如果說(shuō)高(gāo)檔數控機(jī)床是現(xiàn)代工(gōng)業(yè)文(wén)明(míng)的(de)藝術品，那(nà)麽高(gāo)端硬質合金(jīn)精密刀(dāo)具便是藝術品上(shàng)的(de)鑽石，而鑽石閃耀的(de)光(guāng)芒源自(zì)于刀(dāo)具表面幾微(wēi)米厚的(de)精密塗層。

據了解，塗層刀(dāo)具具有(yǒu)表面硬度高(gāo)、耐磨性好(hǎo)、化(huà)學性能穩定、耐熱耐氧化(huà)、摩擦系數小(xiǎo)和(hé)熱導率低(dī)等特性。原因是塗層材料作(zuò)為(wèi)化(huà)學屏障和(hé)熱屏障，減少了刀(dāo)具與工(gōng)件(jiàn)間(jiān)的(de)擴散和(hé)化(huà)學反應，從(cóng)而減少了磨損，使得刀(dāo)具壽命提高(gāo)3～10倍以上(shàng)，切削速度提高(gāo)20%～100%。可以說(shuō)，薄薄一層塗料承載着刀(dāo)具的(de)核心技(jì)術。

目前塗層刀(dāo)具在切削刀(dāo)具中占的(de)比例已達到80%。由于國(guó)外(wài)企業(yè)在高(gāo)端刀(dāo)具領域占據壟斷地(dì)位，在我國(guó)數控機(jī)床專項中，刀(dāo)具及其核心塗層技(jì)術的(de)地(dì)位日(rì)益受到重視(shì)，對(duì)塗層技(jì)術的(de)突破被列入多項課題研究中。

趕超國(guó)際同類産品先進水(shuǐ)平

株洲鑽石公司自(zì)主研發Ti-Al-X-N新型塗層技(jì)術的(de)道(dào)路(lù)并非一帆風(fēng)順。初期引進塗層生(shēng)産線時(shí)，株鑽隻能生(shēng)産普通(tōng)的(de)Ti-N和(hé)Ti-Al-N塗層。通(tōng)過消化(huà)吸收，科(kē)研工(gōng)作(zuò)者開(kāi)發出具有(yǒu)納米結構的(de)Ti-Al-N塗層，比普通(tōng)Ti-Al-N塗層性能有(yǒu)一定的(de)提高(gāo)，但(dàn)仍舊(jiù)不能滿足刀(dāo)具行業(yè)發展的(de)需要。在此形勢下(xià)，株鑽成立研發團隊，以專項課題精密工(gōng)具創新能力平台建設為(wèi)契機(jī)，開(kāi)展新型高(gāo)性能塗層的(de)集中攻關工(gōng)作(zuò)。

經過大量的(de)實驗，課題組選擇了最優的(de)Ti-Al-X-N塗層，其抗氧化(huà)性能和(hé)硬度都(dōu)較Ti-Al-N塗層高(gāo)，但(dàn)其切削性能和(hé)Ti-Al-N相(xiàng)比并無顯着提升。為(wèi)了搞清楚塗層性能為(wèi)何達不到預期效果，研發團隊首先将新塗層從(cóng)基體(tǐ)上(shàng)剝離下(xià)來(lái)研磨成粉末進行差示掃描量熱儀分析，分析塗層在高(gāo)溫下(xià)的(de)相(xiàng)結構演變、調幅分解過程。通(tōng)過不懈努力，課題組制備出了優化(huà)納米複合多層結構塗層nc-TiAlN/Si3N4。

據了解，Ti-Al-X-N新型塗層技(jì)術已獲得9項專利且全部為(wèi)發明(míng)專利。PVD塗層産品硬度高(gāo)于40GPa，達到超硬效應。在1100℃下(xià)空氣氣氛中氧化(huà)10小(xiǎo)時(shí)後，塗層仍未完全氧化(huà)。在1100℃回火後，塗層的(de)硬度仍能維持40GPa以上(shàng)，與基體(tǐ)的(de)結合強度超過90N。同期自(zì)主開(kāi)發的(de)CVD塗層α-Al2O3厚度達10微(wēi)米，塗層結合力超過80N，加工(gōng)鑄鐵(tiě)切削速度可達500米。産品經用戶使用對(duì)比，在模具加工(gōng)行業(yè)已達到或超過了國(guó)際同類産品先進水(shuǐ)平。