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传统的抗磨损涂层产品,如TiN或 TiCN,在涂层刀具的应用领域已经达到了其技术极限,同时对于一些特殊的加工方式而言,很多较为先进的涂层材料也将很快接近其极限值。

CemeCon率先发现了这一点并开始为新的加工方式提供新的解决方案—— Supernitrides. 我们知道氮涂层材料,除了其相对较为昂贵的生产成本以外,
还 有一个重要的特征,即尽管它们的机械性能很好,却仍然容易受到腐蚀。而作为氧涂层,正好相反,他们具有很高的化学稳定性却抗磨损能力极低。现在 CemeCon公司成功地举出了反例,这就是Supernitrides. 这种氧和氮的单结构的组合产品完全吸取了二者的优点而抛弃了它们的不足。

这 种新的涂层材料至少可以将其铝含量提高到80mol-%ALN。而传统的涂层材料,其摩尔含量最高仅为65%ALN。用户可能会猜想铝含量的提高必然会带 来机械性能的降低。而事实证明,这种现象在Supernitrides产品上并没有发生。相反,SupernitrideR2C3的磨损要比传统的 AlTiN涂层材料减少30-50%。这便直接导致了工具使用寿命的增长。同时,由于它在升温的过程中具有极高的强度,从而使较高的切削速度得到了保证, 这样便可以将更多的材料纳入到干式加工的范围中来。


游离态/柱状结构

这 种新材料的生产工艺名为 : H.I.PTM(高电离化脉冲技术)。H.I.PTM 技术可生成极其致密的脉冲等离子,以便沉积晶体高温结构材料。该工艺技术通过CemeCon新一代的CC800?涂层系统实现,该系统已经在许多工业生产 实例中运行。新的CC800?/9sinOx系统独到之处不仅在于其革新性的脉冲技术,还在于其真空仓内配置的新的装置可以实现对致密的等离子的引导,从 而将涂层区域完全集中在工件上。通过采用独创的H.I.PTM技术,CemeCon公司事实上目前可以实现所有材料,包括电绝缘材料的沉积生产。


纳米组分/纳米组分

H.I.PTM 技术的最大优点在于其等离子电离率的显著提高,性能的优化(即便是对于绝缘涂层来说),并可生成具 有高质量表面的纳米复合材料,且始终保持有相当高的沉积率。通过H.I.PTM技术,我们可以利用CemeCon的涂层系统进行全新涂层材料的沉积并使涂 层工具范围的扩大和性能的相应提高成为可能。


该图用于解释新的sinOx技术的可能性:非电导性(Ti,Al)N材料的X射线衍射光谱显示,该
材料由立方和六方相构成。该涂层突出的特点在于其极佳的抗氧化性能和化学稳定性。其Al
含量至少可以达到80 摩尔-% ALN且不会出现如其它涂层在超过常规铝含量时通常有的可观察颗粒现象。

CemeCon技术服务部门领导人Bernd Hermeler先生说:“我们将把Supernitrides 涂层产品和脉冲技术完全扩充到我们现有的模块式设备和工艺中去。脉冲技术具有完全的兼容性,换句话说,我们现有的所有的涂层工艺 都可以采用新的sinOx技术。”


金属稳定性TiN-AlN的相位图。采用交流PVD技术,铝含量约为65mol-%的涂层材料在失去导电率
时会出现一道间隙,而现在可以通过新的sinOx(H.I.PTM)技术加以克服。


通过动力屏障可以防止金属稳定涂层向平衡状态的转换。

CemeCon 公司在推出Supernitrides新涂层品种的同时还提供成 套的工程技术支持。旋转工具部门的Manfred Welgand先生说:“这就是为什么依赖CemeCon强大的工程支持,用户可以享受到Supernitrides的全部潜能。因为用户得到的不仅仅是 一种涂层产品,还包括其身后成套的技术支持。 除此之外,用户还完全可以依赖我们的开发队伍开发适合其自己工厂的个性化或更宽应用领域的涂层产品。”

CemeCon 公司率先将氮材料优越的机械性能和氧化涂层的化学稳定性结合起来并成功地创造出了一种卓越的涂层产品:Supernitrides与传统涂层相比,它具有 更高的硬度和致密度,其优越的物理性能在干式或硬加工及高速加工应用场合获得了很好的效果。极高的含铝量赋予了涂层极高的强度。

在本实验中:CemeCon公司的Supernitrides R2C3涂层和目前最优质的AlTilN涂层进行比较采用整体硬质合金铣刀(φ 10 毫米) 对1.2379 (× 155 CrMoV12)成型工具进行铣削加工。

详细数据:

vc = 20m/min fz = 0.03mm
ap = 15mm ae = 1mm
同向铣削,干加工

结果:Supernitrides R2C3 涂层刀具的磨损量减少30%-50%。

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