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作者：商水县飞达合金有限公司 孙茂祥
巴
氏合金是最广为人知的轴承材料，由美国人巴比特发明而得名，因其呈白色，又称白合金，其应用可以追溯到工业革命时代。具有减摩特性的锡基巴氏合金和铅基巴
氏合金是唯一适合相对于低硬度轴转动的材料，与其它轴承材料相比，具有更好的适应性和压入性，广泛用于大型船用柴油机、涡轮机、交流发电机，以及其它矿山
机械和大型旋转机械等。
巴氏合金的主要成分是锡、铅、锑、铜。
其中锑和铜，用以提高合金强度和硬度。巴氏合金可简单地分为三种：高锡合金、高铅合金和中间合金(合金中锡和铅均占有重要比例)。在所有这些合金系中，锑
和铜均作为重要的合金化元素和硬化元素，而且其结构是由硬的、弥散于软基质中的金属间化合物组成。
巴氏合金的组织特点是，在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。
巴氏合金除制造滑动轴承外，因其质地软、强度低，常将其丝或粉喷涂在钢等基体上制成轴瓦使用。为防止成分偏析和细化晶粒，还常加入少量的砷。
按
国家标准，巴氏合金可以分为锡基合金和铅基合金两种。铅基合金的强度和硬度比锡基合金低，耐蚀性也差。所以客户在使用巴氏合金的时候，通常选用锡基合金，
其常用的牌号有ZChSnSb11－6、ZChSnSb8－4等。尽管铅基合金的性能没有锡基合金好，但是有许多客户仍然选择使用，因为它使用起来比较经
济，其常用的牌号有ZChPbSb16－16－2、ZChPbSb1－16－1等。
详情请登陆本厂网站：http://www.bashihejin.com/
 
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com
skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office
No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com
/ FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North
Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao
City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW
tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting
tools. We focus on what you need and endeavor to research the best
cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve
wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic,
machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would
like to solve every problem from you. Please feel free to contact us,
its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise
Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z)
talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır.
Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini
Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik
Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется
в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым
высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих /
фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и
электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид /
быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC
картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы,
фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм
для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано
инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.
BW
is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide
material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for
mould & die, aero space and electronic industry. Our main products
include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card
cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread
reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and
worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline
shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please
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配
制焊药应注意对Zn,Cd,Cu等元素的控制，因为他们是影响焊药熔点的关键。焊药中适量的Zn,Cd能够降低焊药熔点，增强焊药流动性和改变焊缝色泽等
作用，但添加过量反而会增加焊缝脆性，降低焊缝强度。焊药中的Cu主要是保证焊药的塑性，对添加Zn,Cd后产生的脆性进行改善，同时也有一定的改色作
用。由于Zn,Cd等元素易发生氧化反映，配焊药应在真空或保护氛围中进行，以最大程度的减少氧化物的混入，提高焊药的纯净度。要了解常见焊药的基本配
方:
990Ag高温焊：Ag85+Cu9+Zn6
990Ag中温焊：Ag75+Cu15+Zn10
990Ag低温焊：Ag65+Cu25+zn10
925Ag高温焊：Ag66+Cu25+Zn9
925Ag低温焊：Ag60+Cu24+Zn16
18K黄金中温焊：Au75+Ag2.8+Cu12.2+Zn1.8+Cd8.2
14K黄金中温焊：Au58.5+Ag12+Cu20+Zn4+Cd5.5
18K白金中温焊：Au75+Cu12+Ni12+Zn1(Cd1)
14K白金中温焊：Au58.5+Ag15+Cu5.5+Ni6+Zn15(Gd15)
 
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在
选购钻石饰品时，许多人都懂得从4C衡量钻石的品质，4C即车工（Cut）、重量（Carat）、净度（Clarity）和颜色（Colour）。然而，
一颗质优璀璨的钻石，必须配以精良的镶嵌技术，才能相得益彰；事实上，良好的镶嵌法更有助改善钻石的缺憾，表现钻饰最璀璨动人的一面。以下简介几种现时流
行的钻石镶嵌法。
一、爪镶法（Prong / Claw Setting）
以三个以上长而细的爪子固定钻石是最常见的镶嵌法，适用于不同形状的钻石。这种镶嵌法清晰呈现钻石的美态，并有利光线以不同角度入射及反射，令钻石看起来更大更璀璨。现时设计师也非常注重爪子的设计，令钻饰有更多变化，突破传统的心形或V-形设计便为其中的例子。

二、包边镶法（Bezel Setting）
包边镶法是以金属底座包围钻石，露出钻石的桌面及冠部，金属的围边容易令人产生错觉，让钻石看来较大颗。这种镶法适合镶嵌不同形状的钻石，广泛应用于耳环、吊坠、手炼或戒指等。

三、藏镶法（Gypsy Setting）
藏镶法把钻石镶嵌在金属较厚或面积较大之部份，钻石的亭部不会外露，是一种非常稳固和持久的镶嵌方法。由于这种镶嵌法没有爪子，令饰件看来平滑和干净，特别适合日常配戴的饰件，例如结婚戒指。

四、壁镶法（Channel Setting）
轨道镶法适用于相同口径的钻石，一颗接一颗的连续镶嵌于金属轨道中，利用两边金属承托钻石，广泛应用于戒指、吊坠及手炼上。这种镶嵌法可令饰件的表面看来平滑。

五、密钉镶法（Pave Setting）
密钉镶法通常应用于以碎钻镶嵌成的胸针或作为各类饰品外围的点缀，密集式的排列把碎钻的光芒集合起来，令饰件看来格外闪闪生辉。

六、隐形镶法（Invisible Setting）
利用隐形镶法的饰品，在表面看不到任何固定钻石的金属或爪子，紧密地排列的钻石其实是套在金属榫槽内，因此称为隐形镶法。这种镶法需讲求钻石的大小和高度是否一致及每颗钻石的次序安排。由于没有金属的包围，钻石能透入及反射更充足的光线，突显钻饰的艳丽光芒。
 
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执
模工艺是首饰加工中的一道重要工序，也是首饰加工中耗时较长的一道工序，它是对首饰粗坯进行修整修复，使其达到造型优美、表面平整的工艺。通过失蜡浇铸出
来的每一件首饰毛坯，均需一件一件的通过执模工人对其进行手工修整、打磨，执模后的首饰才能进行镶嵌、抛光、电镀等处理，执模过程中若出现挫痕、表面不光
滑，花饰不对称等问题，将直接影响到产品的美观，对后续的镶石、抛光、电镀等工序也会有影响。
执模工艺一般包括修整、修挫、修补、打磨若干工艺流程，不同的首饰，其执模工序略有不同，本文以一款女戒为例，来阐述执模的工具、工艺流程及需要注意的事项。
1．执模工具
执
模中所用到的工具主要有吊机、焊具、锉刀、弓锯、以及其他小配件等。吊机的主要功能是配合各种铣刀和砂纸针对首饰进行打磨，打孔等
操作；焊具一般用来焊接首饰分离的不同部件，例如手链、吊坠等，也常用来修补首饰表面的沙眼；锉刀用来对首饰表面的毛刺、凹凸不平的地方进行修整，弓锯主
要用来将首饰上的水口锯掉，更改戒圈大小等。
2. 执模流程
2.1戒圈整形
由于浇铸过程中金属凝固收缩，导致戒指圈并非是圆形，执模的第一步是要将戒指圈修整成圆形。
首
先将戒指紧套在戒指铁上，将戒指较细的一端插入到工作台的孔中或者直接将其放置在牢靠的地方，如图1所示，左手握住戒指铁，左手大拇指和食指捏住戒指圈，
用铁锤在戒指铁前端用力敲打，当铁锤敲打到戒指铁上时，用左手大拇指和食指将戒指往戒指铁较粗的一段拨动，在敲打后要观察戒指圈是否能够紧贴在戒指铁上，
一旦戒指圈能够紧贴戒指铁，说明戒指圈已经变成圆形，此时应停止敲打，避免戒指圈扩大。取下戒指时，可采用同样的敲打方式，当铁锤敲打到戒指铁上时，用左
手大拇指和食指将戒指往戒指铁较细的一段拨动，即可将戒指取下。若戒指圈较宽，还应将戒指圈反过来套到戒指铁上，继续同样的操作步骤，使戒指的两边都变成
圆形。

图1戒圈整形

图2 修挫水口
2.2   修挫
修
挫是很关键的一步，一方面要求去除戒圈上的毛边、焊点和凹凸不平的地方，另一方面要不破坏首饰的基本造型，首饰该平的地方要平，该弯曲的地方要弯曲，曲线
过渡要自然优美。这就要求能够灵活运用锉刀，挫大的平面可以使用竹叶挫或者半圆挫，挫面与面相接的地方一般要使用竹叶挫，同时要控制好挫的方向，挫平面
时，锉刀要贴着工件表面向前平推，挫弧面时，锉刀向前推的同时还要沿着弧面弯曲的方向运动。
通过失蜡浇铸出来的首饰毛坯，水口棍已经被剪
下，但在首饰毛坯上仍会留下残余的水口棍，若残余的水口棍较长，则需要先用弓锯对其进行锯切处理，若残余的水口棍较短，可直接用锉刀对其进行修挫，如图2
所示。需要注意的是，修挫水口棍时，锉刀应沿着戒指圈弯曲的方向做曲线运动，以保证水口棍被挫掉后，在水口棍处的戒圈是一个弧形的，而不是一个平面的。
一般来说，戒指圈两侧是平面的，可以将戒指紧贴着台塞放置，如图3所示，用竹叶挫或半圆挫将戒指圈两侧锉平，戒圈与镶口相接的地方一般呈曲线过渡，为了在挫的过程中不伤到镶口，靠近镶口的地方要使用竹叶挫，并且保证原来的过渡的造型，不可挫成平面。
挫戒指内圈时，可将戒圈垂直台塞放置，用手指捏住戒圈，用半圆挫沿戒圈内部做弧形运动，将戒圈内挫平，如图4所示。在挫的过程中要注意不能多挫，戒圈相同的部位厚度要一致，戒圈由薄的地方过渡到厚的地方时，过渡要均匀自然。
需要注意的是，锉刀仅限于修挫水口、毛边以及凹凸不平的地方，其他不需要使用锉刀的地方，要尽量不用锉刀，这主要是因为锉刀的磨削量很大，过多的使用锉刀将导致贵金属的大量损耗。

图3 修挫戒圈两侧  

图4 修挫戒圈内侧

图5 砂眼

图6清洁砂眼
2.3   修补砂眼
修
挫完毕后，要仔细检查戒指，观察戒指的表面是否有砂眼，如图5所示。若发现砂眼，在抛光打磨之前，应先对砂眼进行修补。在修补之前，先用细扫针或者小的伞
针将砂眼轻轻打磨，去掉砂眼处的氧化物和油脂，以方便焊剂流动，如图6所示。修补时，先在焊夹的尖部粘上小粒的焊剂，并在焊剂上粘上少许硼砂，先将用大火
戒指加热到烧红状态，然后立即将火焰调小变成线状，将火苗前端集中在砂眼处，如图7所示，待砂眼处变红后，立即将焊夹尖端的焊剂放到砂眼处，焊剂熔化后即
可对砂眼进行填充。砂眼修补完毕后，将戒指放入铁杯中，用明矾水煮沸，去处焊点残留的硼砂和氧化物，最后用锉刀将修补后的焊点锉平。

图7 修补砂眼   

图8 打磨戒圈
2.4   打磨
经过修挫后的工件，难免会留下挫痕，另外，有些“拐弯抹角”的地方是锉刀挫不到的，需要用砂纸对其这些地方进行进一步的修整，打磨的工具主要是吊机、砂纸棒、尖砂纸、飞碟、扫针等工具。
砂纸棒主要用来配合吊机对戒指圈的内圈和外圈进行打磨，打磨时，砂纸棒应紧贴着戒指圈，沿着戒圈的弧度来回运动，如图7所示，运动速度要与吊机的转速相适应，砂纸在戒圈上一次移动的距离应适当大一，避免一点一点的打磨而留下砂纸打磨的痕迹。
对
一些凹进去的地方，或者镶口花饰的内侧较小的地方，则需要使用尖砂纸进行打磨（图9），在打磨之前，应先用细扫针将其扫平，如图10所示，使用扫针时，要
注意吊机的转速不能过大，要慢速而均匀的扫，若转速过快，有可能因转速过快使扫针滑到其他地方，同时转速过快导致扫针发热而钝化，扫平后再用尖砂纸将其打
磨光滑。

图9利用尖砂纸打磨凹面

图10 利用扫针打磨花饰内侧
       
飞碟主要用来处理夹缝和“拐弯抹角”处，如图11、12所示，“拐弯抹角”的地方一般是两个面相交的地方，尖砂纸无能为力，只有利用飞碟来进行打磨，打磨
时要注意，飞碟的大小应基本与被打磨的地方大小一致，由于飞碟较软，力度不好控制，很难打磨处平面的效果，在打磨时，应尽量只打磨相交的地方，不要大面积
打磨，以免留下打磨痕迹。

图11 夹缝

图12 利用飞碟打磨“拐弯抹角”处
通
过以上一些工序，就基本上完成了一个戒指的执模，执模完成后，可以从以下几方面去评价执模工艺的好坏，首先要求执模后的首饰恢复原版的造型，不能和原版的
尺寸有较大的差别，这是执模的首要目的；其次，执模后的首饰要符合审美的要求，各部件的大小比例要协调，曲线过渡要优美，镶口、花饰要对称。另外，首饰要
打磨光亮，夹缝、“拐弯抹角”的地方都要打磨到，不能留下死角，毛刺，水口棍、凹凸不平的地方都要打磨光滑。
3.结论
执
模并非一般人所认为的简单的打磨抛光，它包括挫、焊、锯、打磨等工艺，它包括整形、修挫、修补、打磨等工艺流程，其主要的工艺难度是要能够灵活运用各种工
具，针对首饰的不同部位，利用不同的工具对其进行修整，达到恢复原模造型的目的。执模工人除需具备合格的工艺水平外，还需具备一定的审美能力。一件首饰毛
坯，只有经过高水平的工人对其进行执模，才有可能最终变成一件璀璨的商品首饰，最终获得消费者的青睐。
 
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
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        做金工的人或許對這樣的技法有點興趣,趁著一點的控檔,就來談談這樣一個有
趣卻又惱人的話題吧!
定義
Mokumé gane源自於日本，“mokumé”意思為木紋或木節，“gane”為“kane”之音變，意思為金屬。日文為木目金。
源起
日
本因為受了佛教禪宗以及神道教的影響，對於刀劍就如同對神一樣地尊敬，即使超過一千兩百年歷史的刀劍仍可完整的保存於神龕當中。由於這種對刀劍的尊重，使
得日本武士刀製作的技藝達到了尖峰。擁有者都會聘請工匠運用當時的金工技藝來裝飾刀劍，以彰顯他們的社會地位。十七世紀末，日本的金工技藝已到達一個全新
的境界，對於金屬的知識也極為了解，在裝飾性的合金方面也有了卓越的製作技術；此外，日本擁有先進且高超的刀劍製作技術，他們結合了許多冶金方面的知識，
彼此交換資訊，配合當時廣大的金屬貿易，使得日本工藝家在mokumé gane的技術上有了驚人的發展。
“mokumé
gane”一詞源自於傳統的刀劍製作技術，是鑄劍師在鍛造刀劍的過程中所產生的結果。他們使用多層的非鐵金屬企圖去模仿古代中國（堆朱）的漆藝技法。漆匠
將漆層層交疊塗刷於器皿上（通常為紅色或黑色），然後刻成蕨形渦紋的曲線溝槽，顯露出各種顏色條紋的連續圖案（在日本稱之為<Guri>）。“mokumé
gane”最初指的就是“guri bori”（bori為hori之音變，意思為雕刻）。最早是被Dembei
Shoami（1651〜1728）使用於刀劍配件之上，他運用鑄劍技術來鍛打熔接在一起的非鐵金屬薄片而製作出mokumé
gane。早期日本的劍檔（<tsuba>）是由紅銅及Shakudo所製成的mokumé gane並染上紅色或黑色，以模仿漆器的紋飾。
演變
mokumé的技術在隨後的兩個世紀裡只有些微的變化，並未得到廣泛的應用。十九世紀末日本刀劍工業的衰退，造成此一技法只應用於少數的項目之中：如公事包的釦帶、花瓶與鼓形圓盒，這些物品大多外銷至西方國家。
　
日本於1854年開放門戶。在兩百年的孤立期間，導致了西方國家對日本的迷戀，尤其是歐洲國家，幾乎所有的東西都來自於日本。1868年明治維新以及
1887年下詔的武士禁止攜帶刀劍的命令對西方金工藝術收藏家是一個偶然的機會。當時的武士及金工匠師為了生存都不得不變賣自己珍藏的刀劍或是為西方國家
的藝術市場工作。
mokumé雖然是日本工藝技術表現極為精緻的珍品之一，但其材質與製作方法也遭到了一些誤解。最早關於mokumé的
著作是1882年由英國倫敦Audsley所出版的。內容提及mokumé的製作方法是由多片金屬焊接在一起後再經由鍛打所製作而成的。這種說法後來被
W. C. Roberts-Austen的著作給宣揚出去，讓當時的人得以了解mokumé的製作程序。
Audsley與
Roberts-Austen對mokumé製作過程的誤解透過工藝典籍不斷地傳佈出去，使得西方國家對於mokumé的製作仍是處於一知半解的狀態當
中。他們不斷地提倡以焊接技術來製作mokumé，使得這種技法的應用受到了限制。直到1970年代，mokumé的製作仍僅限於對此技藝有興趣的工作
者。
1970年代早期，Eugene與Hiroko Pijanowski在Gyokumei Shindo、Masahisha
Yagihara以及Norio Tamogawa的指導之下研究日本傳統製作mokumé的熔接技術，正確的製作方法才得以廣泛地被西方工藝家所認識。
合金 　
        製作mokumé的金屬種類眾多，凡是純金、白金、925銀、純銀、紅銅與黃銅都可以作為mokumé的合金，甚至是gilding metal、鎳銀、鐵、不銹鋼、鈦及鋁也都可以當作合金的材質。但在熔接金屬時則須注意下列事項：
1.金屬的硬度：不同硬度的金屬在輾壓的過程中會因為延展性的差異而相互拉扯，造成金屬撕裂的狀況。
2.金屬的熔點：熔點較低的金屬在熔接的過程中會先熔融，故在熔接的過程中宜選取熔點接近的金屬當作合金的材質。
3.金屬的厚薄：厚薄差異太大的金屬在加熱的過程中因所受的應力不同，較薄的金屬容易造成變形的現象，影響合金密合的程度。
       
此外，在日本傳統製作mokumé所使用的材質中，另有shakudo（赤銅）
及shibuichi（又稱四分一或朧銀）兩種合金。Shakudo是由大約97﹪〜75﹪的紅銅以及最少3﹪，最多25﹪的純金所組成。此種合金同時也
適用於雕刻、敲花以及鑲嵌等金工技法上。Shibuichi則是由約60﹪〜70﹪的紅銅及10﹪〜40﹪的純銀所組成，可加入微量的錫、鉛或鋅。當銀的
含量較高時則稱為rogin，意思為“霧銀”或“鑞銀”。Shibuichi的熔點較shakudo高，色澤也較為光亮。 　　
      
shakudo及shibuichi之所以被日本工藝家廣泛使用的原因在於此兩種合金經由一種名為rokusho（綠青，其化學式為
CuCO3‧Cu(OH)2）的染色配方後可呈現豐富的色澤變化。Shakudo經過染色後可呈現微紅棕色、略帶青色的黑及溫潤的黑色。
Shibuichi則呈現出銀灰色。
製作過程
1. 選擇適當的金屬板材，並將其裁切成大小相等的矩形。（金屬板材厚度需適　 中，太薄容易變形，影響合金密合度。此外，金屬板材面積過大在熔接過程中也極易失敗）。一般合金大約8〜18層較為適宜，施工也較為容易。
2. 將裁切好的金屬邊緣修飾平滑，並將金屬表面以水砂紙研磨（研磨號數越高，　
金屬密合程度越佳，熔接時產生氣泡的機率也越小。建議研磨至1000號以上）。將研磨好的金屬表面酸洗並以去污粉清潔乾淨（清潔過程需全程配戴手套，以防
手部油脂沾染金屬）。最後再以玻璃纖維刷將金屬表面殘餘雜質去除。
3. 將清潔乾淨的金屬交疊排列平整（金屬邊緣需對齊，金屬與金屬間不可塗任 何助焊劑），並於上下各放置一片平坦的鋼板（約3〜5mm），再以C形夾將金屬固定住（固定時需考量金屬各邊應受力平均）。
4. 以耐火磚搭蓋一適中的簡易小窯，將固定好的金屬放入窯內，以瓦斯與氧氣（還原焰）加熱，並讓火燄覆蓋整片金屬，使金屬受熱均勻。觀察金屬加熱情 形，當金屬邊緣呈現微微發亮的狀況時（如焊接時焊藥熔融的狀態），即表示金屬熔接完成。
5. 將熔接完成的合金取出，並以榔頭鍛打（使金屬間的分子緊密結合）。鋸除邊緣不規則的部分，並將合金酸洗乾淨。再於合金邊緣塗上助焊劑，加熱使邊緣再次熔融，以強化金屬的密合度。
6. 將熔接好的合金以鍛打或輾壓的方式調整至所需的厚度（合金厚度需較成品為厚）。輾壓或鍛打的過程中合金邊緣若有撕裂，應立即清潔並熔合或予以鋸除，以防影響後續步驟。
7. mokumé紋樣的形成有下列幾種基本方式：
（1）敲花：由合金背後敲鑿出所需的紋樣，使金屬表面隆起，再以銼刀 修平以顯露出紋樣。不同形式的敲鑿方式將顯示出不同的紋 樣。
（2）鑽孔：由合金的正面以鑽孔的方式鑽出所需的圖樣，再以榔頭將合金 打薄至物件所需的厚度。此方法與敲花類似，但合金背後將不會留下敲鑿過的痕跡。
（3）扭轉：將製作好的mokumé合金以抽線板抽成所需的寬度，再將棒狀 或線狀的合金退火，一端夾於萬力之上，另一端則以鉗子夾緊後扭轉。扭轉的過程中需不斷以火加熱，以防止合金在旋轉過程中撕裂。
（4）腐蝕：以強酸將mokumé合金腐蝕，可做出多重層次的紋樣。
表面處理做好的mokumé物件表面處理方式約有下列幾種：
1. 拋光：將完成的物件以水砂紙研磨後進行拋光，此種方式最能保持金 屬原色。
2. 化學染色：不同的金屬有不同的染色配方，此處提供的是我較常使用　 的染色配方，也是較為簡便的方式：
以下為紅銅與黃銅的合金染色配方 　　
（1） Potassium Permanganate 10gm Sodium Hydroxide 25gm Water 1 Litre 配方煮沸後將物件放入，再繼續加熱30分鐘，紅銅部份呈亮橘色，黃銅則呈現黑褐色。 　　
（2） Copper Carbonate 125gm Ammonia 50ml Water 1 Litre 配方煮沸後將物件放入，再繼續加熱15〜20分鐘，紅銅部份呈現霧面橘色，黃銅則呈現黑色。 　　
以下為紅銅與純銀的染色方式 　　
（1） 將物件放入Potassium Sulfide的配方中，待紅銅呈黑色時將物件取出後以清水洗淨，待乾後再以拭銀布擦拭物件，純銀部份將呈現亮銀色。 　　
以下有幾本關於mokumé gane的書，內容提及許多合金的染色配方：
（1）Ian Ferguson。《Mokumé Gane》。London：A ＆ C Black，2002。
（2）Oppi Untracht。《Jewelry－Concepts And Technology》。U.S.A：Doubleday，1985。 　　
（3）Steve Midgett。《Mokume Gane In The Small Shop》。U.S.A：Earthshine Press，1994。
 
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哪位大侠能告诉我碳化铬的高温性质以及化学性能？特别是在有氧的气氛下的性能，温度在1200度左右的?
碳化铬 CAS号: 12012-35-0
英文名称: Chromium carbide
英文同义词: chromiumcarbide(cr3c2);CR3C2 160;CR3C2 300;CHROMIUM CARBIDE;CHROMIC CARBIDE;CHROMIUM (IC) CARBIDE;Chromiumcarbidegraypowder;trichromium dicarbide;Chrome carbide;CHROMIUM CARBIDE, -325 MESH;Chromiumcarbide,99.5%(metalsbasis);Chromiumcarbide,99.7%;CR3C2 160 CHROMIUM CARBIDE, GRADE 160 - A PRODUCT OF H.C. STARCK;CR3C2 300 CHROMIUM CARBIDE, GRADE 300 - A PRODUCT OF H.C. STARCK;Chromium carbon;Cromium carbide
中文名称: 碳化铬
中文同义词: 碳化铬;二碳化三铬;碳化铬, 99.5% (METALS BASIS)
CBNumber: CB4465148
 
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　弹性金属密封当初是由宇航工业的需要而发展起来的， 在非常特殊的环境和重量轻的法兰上需要这种密封，这种密封目前正在一般工商业上得到应用。如今，弹性金属密封的种类越来越多，生产加工工艺更加精湛，应用领域逐渐扩大。
1、分类及特点
　
　按照密封的横断面形状可以将弹性金属密封分为O形、E形、C形、U形、Ω形、V形等，
并分别称为空心金属O形环、E密封、C密封等。同时，弹性金属密封的外形除可以加工成传统的圆形外，还可以加工成方形、三角形、椭圆形、跑道形等多种形
状，以适应不同密封腔的需要。
1.1、空心金属O形密封环
　　空心金属O形密封环由
空心圆管做成，有普通型、充气型、开孔型三种类型。普通型由空心圆管弯成圆环，
焊上接口加工而成。充气型外观与普通型并无区别，但内部充满惰性气体，如氮气、氦气等。充气压力40~50kg/cm2。这种O形环可以补偿金属在高温下
回弹能力降低的缺陷。因为高温能使气体膨胀，从而产生一种外加回弹力，
于是金属O形环可以在高温下继续保持良好的密封效果。充气型金属O形环适用于400~800℃的高温。开孔型与普通型外观上也很相似，不同的是与介质接触
的内圆上钻有许多小孔，
这样介质压力就能达到空心管内，产生明显的自紧作用。空心金属O形密封环作为静密封件特别有效，可用于极高的压力，如3500kg/cm2，乃至
7000kg/cm2 以上；也可以用于超真空密封， 解决橡胶密封圈材料本身的透气性和材料本身蒸发或升华成气体的问题。
1.2、C密封
　
　C密封断面形状如C形，如图1 所示，好像是O形环移去一部分，有内压式、外压式、轴向式3 种形式。该密封具有和开孔型O形环同样的自紧作用，
并且允许较大的变形。C 密封具有比较低的泄漏率（10~11scc/sec ofHelium），一般的压缩载荷为100~1000PCI。
图1 C密封（内压式）
　
　C密封的应用非常广泛：应用于注水阀，可以在压力1000psi、温度600°F 条件下密封水；应用于低压设备，在压力1500psi
下无泄漏密封液氮；应用于燃料注射器，在压力350psi、温度1000°F 条件下密封燃料；应用于真空低温条件下密封氦气等。
　　在
合理的密封腔设计方案及使用方法下，C密封具有耐受高压的能力。一般情况下，C密封在安装时比较宽松，装配后比较紧密。受压后，密封的封闭端紧紧倚靠在密
封腔坚硬的表面， 随着压力的升高密封环的应力基本保持不变，因此提高了耐压能力。有试验证明，C密封可以在200 000psi
下成功使用。尽管最初为高压设计，但因为自身具有弹性特性，所以在比较低的压力下使用效果也非常好。在真空环境，由于有比较软的涂镀层材料的帮助，
氦气泄漏率可以达到10~11scc/sec，并可以在高真空（10-10Torr）
条件下工作。C
密封受到少量压挤之后就会发生塑性变形。对于任何横断面的产品，推荐的压缩量均是20%。一旦受到压缩，C密封就发生塑性变形，回弹量很小。C
密封产品可以重复使用，
但能否重复使用依赖于重新安装的具体情况。一般可以在原始腔或者与原始腔具有几乎完全相同深度的密封腔内重复使用。具有涂镀层的密封应用于粗糙的腔体
（＞63RMS）时不可以重复使用。典型的载荷、变形或者回弹能力，在载荷-变形图（见图2）中可见。通常情况下，C密封可以回弹它原始高度的2%。C密
封产品不建议应用于那些在工作过程中持续波动达到这个量的腔体。超过这个数值反复装配或者腔体持续波动，将造成密封因疲劳破坏而失效。
图2 C密封载荷-变形曲线
1.3、E密封
　
　E密封断面形状如E形，如图3 所示。该产品主要用于高压震动及大体积腔室形变补偿， 由于负载较低不能像C
密封那样适于电镀。一般有内压型和外压型两种基本形式。同时，根据大位移补偿量的需要及耐受高压的需要可以设计成多波及多层的结构。E
密封属于半静密封， 即处于静密封与动密封之间的一种密封形式， 允许有一定的泄漏率。E 密封的泄漏量高于C密封，并且由于E
密封的压缩载荷比较小（一般的压缩载荷为10~50PCI）， 因此对于E 密封依靠电镀或涂覆层来降低泄漏率是无效的。然而，标准的E
密封仍然有相对来说比较低的泄漏量， 通常工作条件下的泄漏率为0.010SCFM（密封腔表面粗糙度值为32RMS）。
图3 E密封（内压式）图4 背支撑
　
　E密封的应用场合： 气体涡轮发动机机架密封，在压力400psi、温度1 100°F，0.06″轴向热变形工况下密封空气；高温水压元件，在3
000psi 压力波动，500°F 温度变化，0.03″轴向腔体位移工况下工作； 燃料喷嘴，压力50psi，温度700°F
工况下密封空气；涡轮发动机，直径60″，单波结构，在压力50psi，温度900°F
下密封空气，0.03″轴向腔体变形，两个180°圆弧段，Tribaloy 涂覆。
　　E密封的耐压能力是断面形状、材料种类、密封直径的综合因素。像C密封一样，在耐受高压时需要加强环或者背支撑（Back Support）结构的辅助。如图4 所示为E密封在高压下有背支撑的工作状态。
　　E密封设计为弹性范围内使用，尽管有时候表现出少量的永久变形。典型的轴向变形能力如图5 载荷-变形曲线所示。该值可用于估计产品的重复使用能力。E密封的通用规则为产品在轴向自由高度至少大于腔体运行时高度0.005″时可以重复使用。
图5 密封载荷-变形曲线
　
　应用显示： 在腔体和密封面间有明显的径向热膨胀（一般大于0.025″），或者在运行过程中过多的径向位移时可以涂覆耐磨材料Tribaloy
T-800。涂层材料可以避免密封因径向滑动、粗糙的腔体表面（例如区段密封）、粗糙的表面光洁度或者坚硬的腔体材料而造成磨损。图6
所示为涂层的典型应用。涂覆层不作为标准选择， 如果预先知道工况有较大的径向热位移或者腔体表面形状需要使用涂覆层时，应与生产厂家联系确定。
图6 耐磨涂层
1.4、其他密封
　　弹性金属密封还包括U形、V形、Ω 形等其他形状，如图7所示。不同形状的密封有着不同的回弹性及形变能力，适应不同密封腔及密封特性的要求。
图7 形状各异的弹性金属密封
2、材料
　
　作为弹性金属密封的材料必须能够同时耐受高温和低温并在高压下具有一定的强度及弹性。奥氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢都可以用作制造弹性金属密封的材
料。Inconel718 在它允许的温度范围内体现出了很好的工程特性，是理想的材料。同时，InconelX750、Waspaloy
都是很好的选择，Haynes214 曾经在870℃下成功使用。
3、电镀和涂覆
　　弹性金属密封的密封面部分可以电镀和涂覆相对密封基体较软的材料， 使密封接触面间的凹凸完全填满，紧密贴合，以提高密封性能。经常使用到的电镀和涂覆材料如表1 所示。
表1 因素水平表
注：(1) 电镀或涂覆层厚度0.001～0.002 英寸之间。
　　(2) 密封面以外无需电镀或涂覆。
4、典型的腔体及关键腔体尺寸
　　弹性金属密封的密封腔有如下几种常见类型如图8 所示。
　　(1) 标准的封闭腔（Standard Closed Cavity）：这种腔是完全的封闭腔，有时用U 形腔形容，如图8a所示。
　　(2) 标准的开放腔（Standard Open Cavity）：这种腔是径向开放的，用L 形腔来形容，如图8b所示。
　　(3) 角形腔（Corner Cavity）：常用于涡轮发动机，如图8c所示。
　　(4) 区段（Segmented）：常用于涡轮叶片的涡轮发动机或喷嘴密封处，如图8d所示。
图8 典型的腔体
　　关键的腔体尺寸包括最小外径、最大内径、角半径、倒角、腔体高，如图9 所示，这些尺寸的大小及公差可根据所选择的密封查阅生产厂家的选型样本。
图9 关键的腔体尺寸
5、生产工艺
　
　弹性金属密封不像其他金属密封垫片那样采用车削等加工方法。国外资料显示，弹性金属密封（不包括金属O形圈）是采用挤压法制成的。采用这种加工方法的优
点在于生产效率高、价格便宜，而且几何形状更一致、具有最佳的晶粒方向，宜于承受最大压力。同时，弹性金属密封的制造还包括焊接、研磨、清洗、热处理、电
镀和涂覆等众多工艺。
　　在国内， 对于形状相对简单的V
形金属密封圈可以采用两种生产工艺方法：外压旋压成型，是将拉制好的管坯套装在特制的旋压芯棒上，并装夹在车床上，在管坯的外侧通过滚轮与芯棒的相对旋转
挤压管坯，在管坯上成型出一定波纹和形状；内压塑压成型，就是将管坯拉制好后将管坯放在成型模具内腔，
用聚胺脂棒从管坯内腔加压，随着聚胺脂棒的变形推动管坯材料向模具型腔内流动实现成型。生产过程中，外压旋压方法存在一定困难，实际应用的是内压塑压成
型。该方法和国外资料中提到的挤压法比较相似，一般要经3~4次成型过程才能达到图纸的尺寸要求， 中间要辅以热处理（固溶处理）工序。
6、结束语
　
　弹性金属密封在国外已经有近50
年的发展历史，产品广泛应用于航空、航天、兵器、核工业，以及石油化工、化纤、化肥、医药等行业。美国、英国、日本在弹性金属密封的制造上走在了世界的前
列，
取得了多项专利技术。我国科研工作者为了适应和满足航空工业的发展和需要，在国外拒绝转让其制造技术专利的情况下，自行研制了金属圈的专用焊机，建成了O
形圈生产线，空心金属O 形圈质量达到了国外同类产品的技术水平， 精密空心金属O
形圈质量达到了世界第一流公司生产的同类产品水平，并且可以生产加工难度更大的C密封。对于其他形式的弹性金属密封，例如E密封，在国内很难发现相关资
料，估计在国内是一项空白技术，需要我国的科研工作者作进一步的探索。
 
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密封技术是保持真空状态的基本技术,大体可分为固定密封和轴密封两种。轴密封主要是指从大气侧向真空侧传达运动的方式,比如运动导入器等。固定密封分永久固定和非永久固定(比如法兰盘)两种方式。
1.永久固定
1)玻璃和金属的密封
 
    硬质玻璃(硼硅酸玻璃)和金属接合时,要求接口部在室温和800度之间有较小的热膨胀系数。接合用的金属主要是钴合金(Fe:N:Co=54:29:17)。首先使Co合金表面氧化,然后在薄薄的氧化膜部和玻璃接合。使用这种技术的制品有观察窗等。
2)金属圆环密封
 
    金属之间的接合主要用不锈钢材料(SUS304,SUS316),接合方式主要是氩弧焊,在焊接部位吹入大量的氩气,避免其氧化。
    无法焊接的材料(铜等)或不同材料间的接合(不锈钢和铜),通常用真空蜡焊。真空蜡焊的难点在于需要专门的胎具。其优点在于没有变形发生。
3)瓷和金属的密封
 
    瓷是绝缘体,需要导入电器信号时离不开瓷和金属的密封问题。以Mo和Mn为例简单说明。
   
首先在瓷的表面涂Mo,Mn的粉末,在H2和N2的混合气体中进行热处理后,可以在瓷的表面形成薄薄的Mo,Mn层。在上面再镀牢固的Ni或Cr膜。在
Ni或Cr膜上通过蜡焊接合Co合金或铜的电极。使用Co合金的主要目的是消除热膨胀所产生的变形。                  
2.非永久固定
    法兰盘的密封是代表性的非永久固定密封方式。非永久固定密封要求简单操作就能达到封止真空的目的。
1)弹性体密封垫圈
 
    弹性体是指象橡胶一样,有外压会变形,解除外压后就复原。以弹性体作为密封垫圈时,利用其复原力,在法兰盘的密封面产生面压而封止真空。密封垫圈通常使用合成橡胶垫圈,垫圈被挤压时有一定的变形,变形程度根据法兰盘构造而定。 

2)金属丝形圈密封
 
   
弹性体密封中,密封垫圈的断面是圆形的被称为丝形圈。金属丝形圈密封顾名思义全部由金属构成。一般情况下氟化橡胶被作为垫圈广泛使用,但是有两个问题点:
一个是在设备烘烤时耐热程度有限,另一个是氢气,氦气的透气问题。金属丝形圈密封可以解决这两个问题。由金属构成而且具有弹性特性的圆环有铝制C
形圆环(中间有弹簧)和不锈钢制的中空圆环等。
3)金属密封垫圈

    上图所示锥形刀缘密封是全金属可烘烤的超高真空密封方式。密封垫圈是金属板或线。其本身并没有弹性特性。如图所示,垫圈挟在相对的两个法兰中间。这种构造使得垫圈同时受到三个方向的面压。这种密封方式和使用的法兰盘成为全世界超高真空法兰密封的标准。
 
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Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao
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1970年代开始研制油、气淬火冷却的冷壁式真空热处理炉，1980年代成系列地批量生产。目前本土制造企业已能成系列地提供真空加热、油气淬火炉、低压
渗碳炉、1MPa(10bar)高压气淬炉、真空烧结炉、和钎焊炉。真空淬火、高压气淬炉的最高温度可达1350℃，真空烧结炉最高可达 1800℃。
　　各种炉种和炉型的产量在200台以上。近几年航空工业和模具工业的发展对真空热处理炉、真空钎焊炉，
特别是真空加热高压气淬炉有大量需求，推动了真空设备制造业的兴旺。低压渗碳和高压气淬技术的结合，为车辆齿轮的延寿、减畸（变）和降噪提出了新的途径，
而体现此先进技术的半连续式生产线的开发为大批量生产的汽车齿轮热处理的技术改造提供了可能。在新世纪之初、国内已有数家汽车、柴油机齿轮制造厂引进了此
类设备和生产线。
　　由于模具对表面质量和畸变的高要求，真空高压气淬已几乎成为模具热处理不可替代的技术。目前在华南和华东沿海，稍具
规模的民营热处理加工企业都拥有至少一台0.4MPa（最多的有6台）的真空加热高压气淬炉。在切削刀具行业，数控和加工中心的广泛应用，强烈要求刀具具
有高的质量和长的寿命、城市的环保也对热处理提出更严格要求，真空加热高压气淬也因此成为高速钢刀具热处理替代盐浴加热淬火的首选工艺。
　
　为适应国际环保标准的严格要求，木材的综合利用和原料的持续供给之循环经济理念已促进了木材加工行业的高速发展。由此，日照龙特机械刀具研究所研发出木
工刀具的真空热处理和深冷技术。该技术已应用于龙特机械刀具产品中，并将亮相第十二届国际木工机械及家具生产设备展览会第十二届国际家具配件、材料及木制
品展览会中。
　　刀具真空热处理技术具有一系列突出的优点：
　　真空热处理具有防氧化的作用。表面不氧化、不脱碳、并有还原除锈作用，省却刀具的粗加工工序，可节约昂贵的刀具钢材和原辅材料的消耗，节省加工时间，降低产品成本；
　　真空热处理具有真空脱气、脱脂作用并无氢脆危险，防止刀具材料难熔金属的表面脆化，使刀具材料表面纯度提高，提高刀具的疲劳强度、塑性和韧性及耐腐蚀性，提高刀具的使用寿命；
　　真空热处理具有淬火变形小，可减少常规淬火变形的校正应力存在，降低刀片使用过程中断裂的可能性，真空热处理刀片的变形为盐浴淬火的1/2-1/10，淬火后一般不需要校正就可精磨加工至成品；
　　真空热处理工艺的稳定性和重复性好。一旦工艺确定，只要输入工艺程序，热处理操作将自动运行。避免常规热处理工艺不稳定造成的刀具质量波动；
　　真空热处理耗电少，电能消耗为常规热处理的80%，生产成本低，但一次性投资成本大；
　　真空热处理操作安全、自动化程度高，工作环境好，无污染无公害，符合我国工业企业清洁生产和持续发展的要求。
　
　深冷技术在刀具产品上的应用是从模具工业应用演变而来。深冷处理与热处理一样，它与材料特性，处理温度，处理速度有很大关系，不同的处理方法其效果有明
显不同。深冷技术是对材料在低于－130℃进行处理的一种工艺方法，深冷处理不仅可以显著提高刀具的力学性能和使用寿命，稳定尺寸，改善均匀性、减少变
形，而且操作简便，不破坏工件，无污染，成本低，对刀具质量的提高有很大的帮助。
来源:东北大学　　编辑:张以忱
 
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
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来源:东北大学材料各向异性与织构工程教育部重点实验室　　编辑:赵时璐
涂
层刀具的出现是刀具发展史上的重大突破，它具有良好的切削性能，而且涂层材料作为化学屏障和热屏障，减小了月牙洼磨损，耐磨性良好。与未涂层刀具相比，涂
层刀具加工精度提高0．5～1级，刀具消耗费用降低20％～50％，耐磨性提高2～10倍，切削速度提高25％～70％，使用寿命延长3～5倍。
　
　多年来，困内外涂层刀具的研究主要集中在TiN涂层上，并取得了一定的成效，目前TiC、TiN等单涂层刀具已经大量产业化。为了进一步提高涂层刀具的
使用性能，以（Ti，Al）N涂层为代表的多元复合涂层刀具近10年得到了广泛的应用。目前，多元多层复合涂层刀具的发展在国内尚属于起步阶段，以期获得
更完善的综合性能。
1、单涂层刀具的切削性能
1.1、TiC系涂层刀具
　　TiC涂层刀具
的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。用涂层刀具车削中碳钢时，其后刀面及前刀面磨损速度分别只有未涂层刀具的l／10及
1／l00，具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；铣削45#
钢时，其刀具耐磨性比硬质合金铣刀高3倍，切削效率可提高50％。TiC涂层刀具具有较小的切削力和较低的切削温度，应用温度为300℃左右。
　　但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。在沉积TiC涂层时，基体与涂层之间生成脆性的中间层η相（Co₃W₃C）。这是由于C的不足，WC置换生成W₂C，它与WC的粘合剂Co结合生成η相。η相过厚会造成TiC涂层的破碎。实验证明，η相控制在1～2μm时刀具耐磨性高，涂层不会产生宏观裂纹或脱落现象。
　
　TiC涂层刀具适合在中速或高速条件下使用。这是由于在高速高温下，TiC涂层刀具具有良好的抗扩散和抗氧化性能；而在低速低温下，刀具磨损以粘结磨损
和磨料磨损为主，涂层刀具表面脆性较大，抗拉强度低，而且还常常存在残余应力，容易产生剥落和崩刃现象，刀具耐磨性甚至还低于未涂层的刀具。
1.2、TiN系涂层刀具
　　TiN涂层月具是第一种产、业化、并在刀具行业得到广泛应用的硬质涂层刀具。目前国内外的刀具公司都有TiC和TiN涂层牌号的产品。尽管经过30多年的发展，涂层家族已出现了许多新的成员，但至今主流涂层仍是TiN涂层，同时它也是制备其它高性能涂层的基础。
　
　与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼
磨损性能好。TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。目前发达国家
中，TiN涂层刀具的使用率占刀具总数的50％～70％，有些不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90％。经TiN涂层后的丝锥耐磨性可提高5～10倍；钻
头耐磨性提高3～10倍；铣刀耐磨性提高6～10倍。TiN涂层刀具的使用寿命也得到了普遍的延长，涂层后的高速钢钻头寿命延长5～7倍；硬质合金铣刀的
寿命延长3～11倍；M3滚刀的寿命提高8倍多。
1.3、Al2O3系涂层刀具
　　Al₂O₃涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。Al₂O₃涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。在连续切削的条件下，涂层的耐磨性和热稳定性是影响刀具耐磨性的主要因素。Al₂O₃。涂层刀具由于具有高的硬度和优良的抗氧化能力，其切削性能优于TiC涂层刀具；但在断续切削条件下，由于有冲击力的作用，涂层的韧性成为影响耐磨性的主要因素。Al₂O₃涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。用Al₂O₃涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。
1.4、其它XN系涂层刀具（x=Cr，Zr，Hf等））
　
　CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。它在抗微动磨损上表现尤佳，抗氧化温度高达700℃，但脆性比较大。
CrN涂层刀具主要用于塑胶模具、冲头等零部件的加工，由于它是无钛涂层，可以有效地切削钛、钛合金及铝合金等软材料，而且它可达到极高的沉积速率且其工
艺较易控制，有利于大批量的工业生产，所以更加具有实际意义。
　　ZrN系涂层刀具的耐磨性是TiN涂层刀具的3倍，涂层与基体有很牢固
的结合强度，因此有很高的耐冲击性，它的抗氧化温度为700℃，具有较好的化学稳定性能。ZrN涂层刀具已在铝合金、铜合金及一些精密工件的切削加工上获
得了广泛的应用。由于ZrN涂层可以减少与Ti合金的粘结磨损，很适用于切削Ti及Ti合金，用于Ti合金钢板的ZrN涂层钻头的寿命比TiN涂层钻头的
长l倍多。JASue等将ZrN、TiN等涂层与镍铬718合金配副，在
500℃时ZrN的耐高温磨损性能优于TiN涂层。JieGu等将ZrN涂层应用于高速切削刀具，能有效降低刀具的磨损，提高工件的切削质量。
　
　HfN系涂层的热膨胀系数非常接近硬质合金基体，刀具的热应力很小，不易崩刀。而且与很多高熔点材料相比，HfN涂层的热稳定性和化学稳定性高，在温度
高达1200℃时仍有3000HV的硬度，没有生成脆性η相，因此HfN涂层刀具具有良好的耐磨性能。目前，美国Teledyne公司牌号为
HN+4的刀片及德国Walter公司牌号为WHN的刀片都是HfN涂层刀片。
　　此外，由于TiC、TiN涂层与钛合金和铝合金材料之间的亲和力会使摩擦力增大，产生粘屑。而BN、VN、Mo₂N、Cr₂O₃等涂层化学稳定性好，适于切削Ti、Cu、Al及其合金材料。
2、多元复合涂层刀具的切削性能
　
　单涂层刀具由于基体与涂层两者的弹性模量及热膨胀系数相差较大，晶格类型也不尽相同，导致残余应力增加、结合力较低。在单涂层中加入新的元素（如加入
Cr和Y提高抗氧化性，加入Zr、V、B和Hf提高耐磨性，加入Si提高硬度和抗化学扩散）制备出多元复合涂层，可降低涂层的成分离析效应，并明显提高涂
层刀具的切削性能及耐磨性能。
2.1、Ti（C，N）系涂层刀具
　　Ti（C，N）涂层兼有TiC的高硬度和TiN
的良好韧性，在涂镀过程中可通过连续改变C和N的成分来控制涂层的性质，形成不同成分的梯度结构，减小涂层的内应力，阻止裂纹扩展，减少崩刃。
Ti（C，N）涂层刀具有效地控制了脆性l相的生成，提高了刀具的耐磨性及韧性。Ti（C，N）高韧性涂层刀具特别适用于铣削、攻牙、冲压、成型及滚齿的
加工，在高速切削时比YTl₄、YTl₅硬质合金刀具的耐磨性高5～8倍。近年来，以Ti（C，N）为基的四元成分新涂层材料，如TiZrCN、TiAlCN、TiSiCN等也纷纷出现。
　　成都工具研究所开发了我国首创的Ti-C-N-O-A₁和Ti-C-N-B₂个系列的高性能涂层，具有优异的机械性能和切削性能，主要用于汽车刀具及Hertel系列螺纹梳刀片上。
2.2、（Ti，Al）N系涂层刀具
　
　（Ti，Al）N涂层既具有接近TiC的高硬度、高耐磨性，又具有与TiN涂层相当的结合强度。当温度超过750℃时，Al元素使涂层的外表面形成一层
极薄的非晶态Al2O3,从而形成硬质惰性保护涂层，可以阻止进一步氧化，大大提高涂层的抗氧化性。所以（Ti，Al）N涂层具有优于TiC、
TiN、Ti（C，N）等涂层的机械物理性能，这使得它适用于高速切削和干式切削。
　　（Ti，Al）N涂层刀具能有效地用于连续高速切
削，尤其适用于高合金钢、不锈钢、高硅铝合金、钛合金、镍合金等工件。在要求高耐磨性的条件下，TiN涂层刀具刚到磨损平缓区就超出切削要求而失效，而
（Ti，Al）N涂层刀具经过平缓区后才开始磨损加剧而失效。又鉴于TiN涂层在高温性能方面所表现的不足，（Ti，Al）N涂层刀具有望部分或完全替代
TiN，刀具寿命比TiN延长3～4倍。近年来，德国SGS、日本住友等国外著名刀具公司先后推出了（Ti，Al）N涂层铣刀，它们能直接高速切削淬硬
钢，在淬硬钢的半精及精加工中发挥着巨大作用。实验证明，（Ti，AI）N涂层铣刀是目前高速铣削淬硬钢中最理想的刀具。
　　从环境保
护的角度来看，迫切需要干加工技术的快速发展。（Ti，Al）N涂层刀具由于具有良好的红硬性、抗氧化性及比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，成为
干切削加工中最好的涂层刀具。在高温连续切削时，（Ti，Al）N干式切削性能大大强虽于TiN。（Ti，Al）N涂层铰刀在干式切削和2倍常规切削速度
的条件下，其断面磨损量远远低于（Ti，Zr）N涂层铰刀和ZrN涂层铰刀。
　　目前，在美、德、日等国家，（Ti，Al）N涂层刀具
占所有涂层刀具的10％左右，且有上升趋势。例如，Kennametal公司的H7刀片和
Balzers公司的X．CEED刀片都是（Ti，AI）N涂层。三菱公司的MIRACLE涂层是含Al丰富的（A1，Ti）N涂层，实现了对淬火钢的直
接加工。另外，德国CemeCon公司开发的TiAlBN涂层，在加工过程中会产生“实时”现象，即通过8扩散形成BN、B2N3，从而得到有利于切削加
工的润滑涂层。日立公司还开发了在高温下具有高硬度、高韧性及低摩擦系数的TiAlCN涂层，它们适用于车、铣、滚齿、攻牙及冲压等工艺。
2.3、（Ti，x）N系涂层刀具（X=Cr，Si等）
　　（Ti，Cr）N涂层由于Cr元素的加入使硬度提高到3200HV左右，并有利于提高基体与涂层的结合强度，使刀具在700℃时还具有良好的抗氧化性，（Ti，Cr）-N涂层刀具适合高速加工，切削速度可达400m／min以上，是一种很有发展前景的新型涂层。
　　（Ti，Si）N涂层刀具的抗高温氧化性能明显提高。日立公司开发的适于硬切削的（Ti，Si）N涂层刀具具有3500HV的硬度和ll00℃的开始氧化温度，使用寿命较TiN涂层刀具延长3～5倍。
2.4、（Ti，Al，X）N系涂层刀具（X=Cr，Si，Y，zr等）
　　向（Ti，AI）N中添加Cr、si、Y元素可以使涂层保持高硬度，而且还具有更好的抗氧化性能，氧化温度为950℃。当致密的保护性Al₂O₃膜形成以后，Cr能提高抗氧化性能，使涂层表面在高温下形成Cr₂O₃。
等惰性氧化物和共价键AlN，这有利于刀具在高温下保持高的硬度、韧性和结合力。这些优良性能使（Ti，Al，Cr）N涂层刀具具有更好的切削性能和长得
多的使用寿命，且端面磨损量远低于（Ti，Al）N。M2高速钢麻花钻经（Cr，Ti，Al）N涂层后，在于式切削条件下钻削45#钢、
30CrMnSiA和D406A高强度钢时，钻头的寿命比未涂层的分别延长约l9倍、l5.2倍和6倍。
　　（Ti，Al，Zr）N涂层刀具的硬度进一步提高到3500HV左右，但加入Zr元素会在高温下形成ZrO，妨碍致密Al₂O₃防
护层的生成，从而降低其抗氧化性。（Ti，Al，Si）N涂层刀具的氧化温度为1100℃，切削性能及耐磨性明显优于（Ti，Al）N涂层。目
前，Teer公司已经将（Ti，Al，Cr）N、（Ti，Al，Si）N等涂层刀具用于对耐磨性、耐腐蚀性有较高要求的工件上。
2.5、其它非Ti基涂层刀具
　　日立公司以Cr元素代替Ti元素，开发出具有润滑性的（Cr，Si）N涂层刀具及具有超强耐氧化性的Al，Cr，Si）N涂层刀具。它们更适用于铝、不锈钢等粘结性强的材料加工。
　
　Balzers公司开发的G6刀具是（A1，Cr）N涂层，它的性能明显优于Ti基涂层，具有3200HV的显微硬度，使用温度达到
1000℃，韧性超过，Ti基涂层，可显著减小刀具的摩擦磨损，显著延长使用寿命，更适合断续切削和难加工材料的加工。BA-LINITAI_GRONA
涂层是G6刀具的首种产品，该铣刀和滚刀适用于非合金钢、高强度和高硬度钢的干式切削，也适用于高热应力的加工。
3、多元多层复合涂层刀具的切削性能
3.1、简单多层复合涂层刀具
　
　多元涂层与基体的热膨胀系数和弹性模量存在差异，在结构和性能上的匹配性较差，刀具往往会过早失效。多层梯度结构能极大地缓冲这些缺陷，增大涂层与基体
的结合力；多层界面可打断柱状晶的生长，阻碍裂纹的扩展，提高表面的硬度；涂层和过渡层组成了稳定的耐磨损耐冲击强化区，提高了韧性，从而使涂层的使用性
能增强。目前，应用得较多的是层数在2～7之间的涂层刀具。
　　最早的多层涂层刀具是由TiN、TiC和Ti（C，N）组成的，每层涂
层厚为数微米。TiC／TiN双涂层刀具兼有TiC的高硬度和高耐磨性，并有TiN良好的耐冲击性和良好韧性，涂层与钢之间的摩擦系数小，抗氧化温度达
700℃左右，它能满足高强度钢的高速精加工要求。TiN／Ti（C，N）双涂层能提高刀具的使用寿命、耐蚀性及抗开裂性。它的丝锥攻削铸铁件螺孔，攻丝
效率平均提高5．59倍；它的高速钢钻头钻削40Cr钢，切削寿命比涂 TiN的钻头长3倍。
　　A12O3涂层有很多优良的性能，但
Al2O3。与基体的结合强度较差。由于TiC、TiN的热膨胀系数接近基体，所以常用作多层涂层的底层。美国Carmet公司生产的牌号为54S的刀片
是在含有TiC的基体上涂5/μm厚的Al2O3涂层，其抗后刀面磨损性能优于TiC和AI2O3涂层，用于高速切削时具有良好的切削性能。
　　刘建华等采用多弧离子镀方法，在YG6、YTl4硬质合金基体上沉积ZrN／TiN复合涂层，涂层刀具切削力降低了20％；提高了涂层刀具的耐磨性能，有效地缓解了硬质合金刀具的后刀面磨损。
　
　三涂层的组合方式很多，例如TiC／Ti（C，N）／TiN、TiC／TiN／Al2O3、TaC／TiC／TiN等，它们都是利用各涂层的优点，根据
不同的切削条件组合而成的。最常见的是TiC／Ti（C，N）／TiN涂层，它的切削及耐磨性能好于TiC／TiN双涂层，大多数涂层刀具厂家都有这种涂
层刀具。Sandvik公司的GC415刀片是TiC／TiN／Al2O3涂层，其抗磨损能力优于Si3N4。日本不二越公司开发的SG新型涂层，其结构
为TiN／Ti（C，N）／Ti，它的结合强度高，表层为Ti系特殊涂层，具有极好的耐热性。
　　黄元林等在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti（C，N）／TiN／Ti（C，N）／TiN／Ti（C，N）／TiN6层涂层，它的结合强度良好，耐磨性提高了10倍以上。
3.2、纳米复合涂层刀具
　
　近几年来，随着纳米技术和涂镀工艺的发展，纳米复合涂层刀具已引起了广大研究者的关注。尽管这些涂层大多是实验室的结果，但它们显示出了良好的切削前
景，将是今后涂层刀具的应用热点。21世纪以来，TIN／（Ti，Al）N、TiN／Ti（C，N）、TiN／CrN等纳米复合涂层刀具已在世界发达国家
中逐渐实现了商业化，使用寿命延长了近10倍。
　　住友公司开发的ACl05G等牌号的刀具是TiN／AlN纳米复合涂层，层数可达
2000层，每层厚度约为lnm。这种涂层的硬度接近CBN，抗剥离性强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，其寿命是TiN、（Ti，Al）N涂层的2～3
倍。Balzers公司的FU—TUNANANO和
FUTUNATOP刀片是2种（Ti，Al）N纳米复合涂层，其硬度约为3300HV，氧化温度为900℃。（Ti，AI）N还可与其它涂层组成复合涂
层，目前（Ti，Al）N／Al2O3涂层已研究成功，其硬度可达4000HV，涂层数为400层，单层厚度为5nm，切削性能优于
TiC／Al2O3／TiN涂层刀具。CemeCon公司利用磁控溅射生产的（Ti，Al）N／Al2O3。涂层，温度低于450℃，在高性能合金材料上
取得了满意的结果。日立公司开发的（Ti，Si）N纳米复合涂层刀具，其加工效率可提高2倍以上。同时，该公司还开发了适用于软钢加工的（Cr，Si）N

纳米复合涂层刀具。三菱综合材料神户工具采用先进的单相（A1，Ti，Si）N纳米复合涂层技术生产的立铣刀，氧化温度达到1300℃，与基材的结合力达
l00N，可大幅延长刀具的寿命。
4、结语
　　涂层刀具在切削加工中的应用效果十分显著，特别适用于高速切削、
干切削及难加工材料的加工，尤其是在数控机床及自动线加工中经济效果显著。涂层刀具延长了刀具的使用寿命增大了机械加工的切削用量，提高了工件的表面质
量，改善了切削环境。多元多层复合涂层刀具，尤其是纳米复合涂层刀具可以发挥多种材料的优点，大大提高了刀具的切削性能和耐磨性能，成为刀具涂层体系中较
完美的设计，并为超硬涂层在刀具业上的扩大应用提供了广阔空间。目前，国外先进的涂层刀具技术已经发展到了第5代水平，而国内还仍在第2代技术水平上，比
国外的技术落后l0年左右。我国涂层刀具的理论研究基本上与国外接轨，但如何指导工业化生产及进一步进行新技术的研发必须引起我们的思考和重视。
 
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来源:东北大学材料各向异性与织构工程教育部重点实验室　　编辑:赵时璐
涂
层刀具的出现是刀具发展史上的重大突破，它具有良好的切削性能，而且涂层材料作为化学屏障和热屏障，减小了月牙洼磨损，耐磨性良好。与未涂层刀具相比，涂
层刀具加工精度提高0．5～1级，刀具消耗费用降低20％～50％，耐磨性提高2～10倍，切削速度提高25％～70％，使用寿命延长3～5倍。
　
　多年来，困内外涂层刀具的研究主要集中在TiN涂层上，并取得了一定的成效，目前TiC、TiN等单涂层刀具已经大量产业化。为了进一步提高涂层刀具的
使用性能，以（Ti，Al）N涂层为代表的多元复合涂层刀具近10年得到了广泛的应用。目前，多元多层复合涂层刀具的发展在国内尚属于起步阶段，以期获得
更完善的综合性能。
1、单涂层刀具的切削性能
1.1、TiC系涂层刀具
　　TiC涂层刀具
的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。用涂层刀具车削中碳钢时，其后刀面及前刀面磨损速度分别只有未涂层刀具的l／10及
1／l00，具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；铣削45#
钢时，其刀具耐磨性比硬质合金铣刀高3倍，切削效率可提高50％。TiC涂层刀具具有较小的切削力和较低的切削温度，应用温度为300℃左右。
　　但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。在沉积TiC涂层时，基体与涂层之间生成脆性的中间层η相（Co₃W₃C）。这是由于C的不足，WC置换生成W₂C，它与WC的粘合剂Co结合生成η相。η相过厚会造成TiC涂层的破碎。实验证明，η相控制在1～2μm时刀具耐磨性高，涂层不会产生宏观裂纹或脱落现象。
　
　TiC涂层刀具适合在中速或高速条件下使用。这是由于在高速高温下，TiC涂层刀具具有良好的抗扩散和抗氧化性能；而在低速低温下，刀具磨损以粘结磨损
和磨料磨损为主，涂层刀具表面脆性较大，抗拉强度低，而且还常常存在残余应力，容易产生剥落和崩刃现象，刀具耐磨性甚至还低于未涂层的刀具。
1.2、TiN系涂层刀具
　　TiN涂层月具是第一种产、业化、并在刀具行业得到广泛应用的硬质涂层刀具。目前国内外的刀具公司都有TiC和TiN涂层牌号的产品。尽管经过30多年的发展，涂层家族已出现了许多新的成员，但至今主流涂层仍是TiN涂层，同时它也是制备其它高性能涂层的基础。
　
　与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼
磨损性能好。TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。目前发达国家
中，TiN涂层刀具的使用率占刀具总数的50％～70％，有些不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90％。经TiN涂层后的丝锥耐磨性可提高5～10倍；钻
头耐磨性提高3～10倍；铣刀耐磨性提高6～10倍。TiN涂层刀具的使用寿命也得到了普遍的延长，涂层后的高速钢钻头寿命延长5～7倍；硬质合金铣刀的
寿命延长3～11倍；M3滚刀的寿命提高8倍多。
1.3、Al2O3系涂层刀具
　　Al₂O₃涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。Al₂O₃涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。在连续切削的条件下，涂层的耐磨性和热稳定性是影响刀具耐磨性的主要因素。Al₂O₃。涂层刀具由于具有高的硬度和优良的抗氧化能力，其切削性能优于TiC涂层刀具；但在断续切削条件下，由于有冲击力的作用，涂层的韧性成为影响耐磨性的主要因素。Al₂O₃涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。用Al₂O₃涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。
1.4、其它XN系涂层刀具（x=Cr，Zr，Hf等））
　
　CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。它在抗微动磨损上表现尤佳，抗氧化温度高达700℃，但脆性比较大。
CrN涂层刀具主要用于塑胶模具、冲头等零部件的加工，由于它是无钛涂层，可以有效地切削钛、钛合金及铝合金等软材料，而且它可达到极高的沉积速率且其工
艺较易控制，有利于大批量的工业生产，所以更加具有实际意义。
　　ZrN系涂层刀具的耐磨性是TiN涂层刀具的3倍，涂层与基体有很牢固
的结合强度，因此有很高的耐冲击性，它的抗氧化温度为700℃，具有较好的化学稳定性能。ZrN涂层刀具已在铝合金、铜合金及一些精密工件的切削加工上获
得了广泛的应用。由于ZrN涂层可以减少与Ti合金的粘结磨损，很适用于切削Ti及Ti合金，用于Ti合金钢板的ZrN涂层钻头的寿命比TiN涂层钻头的
长l倍多。JASue等将ZrN、TiN等涂层与镍铬718合金配副，在
500℃时ZrN的耐高温磨损性能优于TiN涂层。JieGu等将ZrN涂层应用于高速切削刀具，能有效降低刀具的磨损，提高工件的切削质量。
　
　HfN系涂层的热膨胀系数非常接近硬质合金基体，刀具的热应力很小，不易崩刀。而且与很多高熔点材料相比，HfN涂层的热稳定性和化学稳定性高，在温度
高达1200℃时仍有3000HV的硬度，没有生成脆性η相，因此HfN涂层刀具具有良好的耐磨性能。目前，美国Teledyne公司牌号为
HN+4的刀片及德国Walter公司牌号为WHN的刀片都是HfN涂层刀片。
　　此外，由于TiC、TiN涂层与钛合金和铝合金材料之间的亲和力会使摩擦力增大，产生粘屑。而BN、VN、Mo₂N、Cr₂O₃等涂层化学稳定性好，适于切削Ti、Cu、Al及其合金材料。
2、多元复合涂层刀具的切削性能
　
　单涂层刀具由于基体与涂层两者的弹性模量及热膨胀系数相差较大，晶格类型也不尽相同，导致残余应力增加、结合力较低。在单涂层中加入新的元素（如加入
Cr和Y提高抗氧化性，加入Zr、V、B和Hf提高耐磨性，加入Si提高硬度和抗化学扩散）制备出多元复合涂层，可降低涂层的成分离析效应，并明显提高涂
层刀具的切削性能及耐磨性能。
2.1、Ti（C，N）系涂层刀具
　　Ti（C，N）涂层兼有TiC的高硬度和TiN
的良好韧性，在涂镀过程中可通过连续改变C和N的成分来控制涂层的性质，形成不同成分的梯度结构，减小涂层的内应力，阻止裂纹扩展，减少崩刃。
Ti（C，N）涂层刀具有效地控制了脆性l相的生成，提高了刀具的耐磨性及韧性。Ti（C，N）高韧性涂层刀具特别适用于铣削、攻牙、冲压、成型及滚齿的
加工，在高速切削时比YTl₄、YTl₅硬质合金刀具的耐磨性高5～8倍。近年来，以Ti（C，N）为基的四元成分新涂层材料，如TiZrCN、TiAlCN、TiSiCN等也纷纷出现。
　　成都工具研究所开发了我国首创的Ti-C-N-O-A₁和Ti-C-N-B₂个系列的高性能涂层，具有优异的机械性能和切削性能，主要用于汽车刀具及Hertel系列螺纹梳刀片上。
2.2、（Ti，Al）N系涂层刀具
　
　（Ti，Al）N涂层既具有接近TiC的高硬度、高耐磨性，又具有与TiN涂层相当的结合强度。当温度超过750℃时，Al元素使涂层的外表面形成一层
极薄的非晶态Al2O3,从而形成硬质惰性保护涂层，可以阻止进一步氧化，大大提高涂层的抗氧化性。所以（Ti，Al）N涂层具有优于TiC、
TiN、Ti（C，N）等涂层的机械物理性能，这使得它适用于高速切削和干式切削。
　　（Ti，Al）N涂层刀具能有效地用于连续高速切
削，尤其适用于高合金钢、不锈钢、高硅铝合金、钛合金、镍合金等工件。在要求高耐磨性的条件下，TiN涂层刀具刚到磨损平缓区就超出切削要求而失效，而
（Ti，Al）N涂层刀具经过平缓区后才开始磨损加剧而失效。又鉴于TiN涂层在高温性能方面所表现的不足，（Ti，Al）N涂层刀具有望部分或完全替代
TiN，刀具寿命比TiN延长3～4倍。近年来，德国SGS、日本住友等国外著名刀具公司先后推出了（Ti，Al）N涂层铣刀，它们能直接高速切削淬硬
钢，在淬硬钢的半精及精加工中发挥着巨大作用。实验证明，（Ti，AI）N涂层铣刀是目前高速铣削淬硬钢中最理想的刀具。
　　从环境保
护的角度来看，迫切需要干加工技术的快速发展。（Ti，Al）N涂层刀具由于具有良好的红硬性、抗氧化性及比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，成为
干切削加工中最好的涂层刀具。在高温连续切削时，（Ti，Al）N干式切削性能大大强虽于TiN。（Ti，Al）N涂层铰刀在干式切削和2倍常规切削速度
的条件下，其断面磨损量远远低于（Ti，Zr）N涂层铰刀和ZrN涂层铰刀。
　　目前，在美、德、日等国家，（Ti，Al）N涂层刀具
占所有涂层刀具的10％左右，且有上升趋势。例如，Kennametal公司的H7刀片和
Balzers公司的X．CEED刀片都是（Ti，AI）N涂层。三菱公司的MIRACLE涂层是含Al丰富的（A1，Ti）N涂层，实现了对淬火钢的直
接加工。另外，德国CemeCon公司开发的TiAlBN涂层，在加工过程中会产生“实时”现象，即通过8扩散形成BN、B2N3，从而得到有利于切削加
工的润滑涂层。日立公司还开发了在高温下具有高硬度、高韧性及低摩擦系数的TiAlCN涂层，它们适用于车、铣、滚齿、攻牙及冲压等工艺。
2.3、（Ti，x）N系涂层刀具（X=Cr，Si等）
　　（Ti，Cr）N涂层由于Cr元素的加入使硬度提高到3200HV左右，并有利于提高基体与涂层的结合强度，使刀具在700℃时还具有良好的抗氧化性，（Ti，Cr）-N涂层刀具适合高速加工，切削速度可达400m／min以上，是一种很有发展前景的新型涂层。
　　（Ti，Si）N涂层刀具的抗高温氧化性能明显提高。日立公司开发的适于硬切削的（Ti，Si）N涂层刀具具有3500HV的硬度和ll00℃的开始氧化温度，使用寿命较TiN涂层刀具延长3～5倍。
2.4、（Ti，Al，X）N系涂层刀具（X=Cr，Si，Y，zr等）
　　向（Ti，AI）N中添加Cr、si、Y元素可以使涂层保持高硬度，而且还具有更好的抗氧化性能，氧化温度为950℃。当致密的保护性Al₂O₃膜形成以后，Cr能提高抗氧化性能，使涂层表面在高温下形成Cr₂O₃。
等惰性氧化物和共价键AlN，这有利于刀具在高温下保持高的硬度、韧性和结合力。这些优良性能使（Ti，Al，Cr）N涂层刀具具有更好的切削性能和长得
多的使用寿命，且端面磨损量远低于（Ti，Al）N。M2高速钢麻花钻经（Cr，Ti，Al）N涂层后，在于式切削条件下钻削45#钢、
30CrMnSiA和D406A高强度钢时，钻头的寿命比未涂层的分别延长约l9倍、l5.2倍和6倍。
　　（Ti，Al，Zr）N涂层刀具的硬度进一步提高到3500HV左右，但加入Zr元素会在高温下形成ZrO，妨碍致密Al₂O₃防
护层的生成，从而降低其抗氧化性。（Ti，Al，Si）N涂层刀具的氧化温度为1100℃，切削性能及耐磨性明显优于（Ti，Al）N涂层。目
前，Teer公司已经将（Ti，Al，Cr）N、（Ti，Al，Si）N等涂层刀具用于对耐磨性、耐腐蚀性有较高要求的工件上。
2.5、其它非Ti基涂层刀具
　　日立公司以Cr元素代替Ti元素，开发出具有润滑性的（Cr，Si）N涂层刀具及具有超强耐氧化性的Al，Cr，Si）N涂层刀具。它们更适用于铝、不锈钢等粘结性强的材料加工。
　
　Balzers公司开发的G6刀具是（A1，Cr）N涂层，它的性能明显优于Ti基涂层，具有3200HV的显微硬度，使用温度达到
1000℃，韧性超过，Ti基涂层，可显著减小刀具的摩擦磨损，显著延长使用寿命，更适合断续切削和难加工材料的加工。BA-LINITAI_GRONA
涂层是G6刀具的首种产品，该铣刀和滚刀适用于非合金钢、高强度和高硬度钢的干式切削，也适用于高热应力的加工。
3、多元多层复合涂层刀具的切削性能
3.1、简单多层复合涂层刀具
　
　多元涂层与基体的热膨胀系数和弹性模量存在差异，在结构和性能上的匹配性较差，刀具往往会过早失效。多层梯度结构能极大地缓冲这些缺陷，增大涂层与基体
的结合力；多层界面可打断柱状晶的生长，阻碍裂纹的扩展，提高表面的硬度；涂层和过渡层组成了稳定的耐磨损耐冲击强化区，提高了韧性，从而使涂层的使用性
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层厚为数微米。TiC／TiN双涂层刀具兼有TiC的高硬度和高耐磨性，并有TiN良好的耐冲击性和良好韧性，涂层与钢之间的摩擦系数小，抗氧化温度达
700℃左右，它能满足高强度钢的高速精加工要求。TiN／Ti（C，N）双涂层能提高刀具的使用寿命、耐蚀性及抗开裂性。它的丝锥攻削铸铁件螺孔，攻丝
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　　A12O3涂层有很多优良的性能，但
Al2O3。与基体的结合强度较差。由于TiC、TiN的热膨胀系数接近基体，所以常用作多层涂层的底层。美国Carmet公司生产的牌号为54S的刀片
是在含有TiC的基体上涂5/μm厚的Al2O3涂层，其抗后刀面磨损性能优于TiC和AI2O3涂层，用于高速切削时具有良好的切削性能。
　　刘建华等采用多弧离子镀方法，在YG6、YTl4硬质合金基体上沉积ZrN／TiN复合涂层，涂层刀具切削力降低了20％；提高了涂层刀具的耐磨性能，有效地缓解了硬质合金刀具的后刀面磨损。
　
　三涂层的组合方式很多，例如TiC／Ti（C，N）／TiN、TiC／TiN／Al2O3、TaC／TiC／TiN等，它们都是利用各涂层的优点，根据
不同的切削条件组合而成的。最常见的是TiC／Ti（C，N）／TiN涂层，它的切削及耐磨性能好于TiC／TiN双涂层，大多数涂层刀具厂家都有这种涂
层刀具。Sandvik公司的GC415刀片是TiC／TiN／Al2O3涂层，其抗磨损能力优于Si3N4。日本不二越公司开发的SG新型涂层，其结构
为TiN／Ti（C，N）／Ti，它的结合强度高，表层为Ti系特殊涂层，具有极好的耐热性。
　　黄元林等在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti（C，N）／TiN／Ti（C，N）／TiN／Ti（C，N）／TiN6层涂层，它的结合强度良好，耐磨性提高了10倍以上。
3.2、纳米复合涂层刀具
　
　近几年来，随着纳米技术和涂镀工艺的发展，纳米复合涂层刀具已引起了广大研究者的关注。尽管这些涂层大多是实验室的结果，但它们显示出了良好的切削前
景，将是今后涂层刀具的应用热点。21世纪以来，TIN／（Ti，Al）N、TiN／Ti（C，N）、TiN／CrN等纳米复合涂层刀具已在世界发达国家
中逐渐实现了商业化，使用寿命延长了近10倍。
　　住友公司开发的ACl05G等牌号的刀具是TiN／AlN纳米复合涂层，层数可达
2000层，每层厚度约为lnm。这种涂层的硬度接近CBN，抗剥离性强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，其寿命是TiN、（Ti，Al）N涂层的2～3
倍。Balzers公司的FU—TUNANANO和
FUTUNATOP刀片是2种（Ti，Al）N纳米复合涂层，其硬度约为3300HV，氧化温度为900℃。（Ti，AI）N还可与其它涂层组成复合涂
层，目前（Ti，Al）N／Al2O3涂层已研究成功，其硬度可达4000HV，涂层数为400层，单层厚度为5nm，切削性能优于
TiC／Al2O3／TiN涂层刀具。CemeCon公司利用磁控溅射生产的（Ti，Al）N／Al2O3。涂层，温度低于450℃，在高性能合金材料上
取得了满意的结果。日立公司开发的（Ti，Si）N纳米复合涂层刀具，其加工效率可提高2倍以上。同时，该公司还开发了适用于软钢加工的（Cr，Si）N
纳米复合涂层刀具。三菱综合材料神户工具采用先进的单相（A1，Ti，Si）N纳米复合涂层技术生产的立铣刀，氧化温度达到1300℃，与基材的结合力达
l00N，可大幅延长刀具的寿命。
4、结语
　　涂层刀具在切削加工中的应用效果十分显著，特别适用于高速切削、
干切削及难加工材料的加工，尤其是在数控机床及自动线加工中经济效果显著。涂层刀具延长了刀具的使用寿命增大了机械加工的切削用量，提高了工件的表面质
量，改善了切削环境。多元多层复合涂层刀具，尤其是纳米复合涂层刀具可以发挥多种材料的优点，大大提高了刀具的切削性能和耐磨性能，成为刀具涂层体系中较
完美的设计，并为超硬涂层在刀具业上的扩大应用提供了广阔空间。目前，国外先进的涂层刀具技术已经发展到了第5代水平，而国内还仍在第2代技术水平上，比
国外的技术落后l0年左右。我国涂层刀具的理论研究基本上与国外接轨，但如何指导工业化生产及进一步进行新技术的研发必须引起我们的思考和重视。
 
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
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BW специализируется
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VARI(VacuumAssistedResinlnfusion，
简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术，近年来在航空领域受到广泛的重视。VARI技术是在真空下，利用树脂的流动、渗透实
现对纤维及其织物浸渍，并在真空下固化的成型方法。美国已进行了VARI技术F-
35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究，因
此具有巨大的应用前景。
一、引言
     
基体树脂是VARI技术的基础材料。目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂，主要有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂
等。其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差，成本低，主要用于船舶领域。航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。国内目前针对
VARI工艺开发的树脂只有BA9911，属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系，具有较好的耐热性和阻燃性。但不能满足航空航天构件的要求。适合
VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。因此，开发高性能VARI工艺基体树脂是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距
的基本前提。
二、实验部分
    1、BA9912树脂的配制
   
经过大量试验和分析比较，选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化剂和高效的BA-2固化促进剂，实现了
BA9912树脂的中温固化，满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂，先将
TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min，再加入BA-1固化剂继续搅拌20min，抽真空除去搅拌过程中产生的气泡，即可制得棕黄色透
明的BA9912中温固化环氧树脂体系。
    2、BA9912树脂浇注科的制备
   
在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂，在120℃烘箱中处理0.5h，将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中。升温到120、保温固化4h，再在
150t下后处理2h以消除内应力，停止加热，自然冷却至室温，取出BA9912浇注料制作相应试验件，测试其力学性能和耐热性能。
    3、G0827/BA9912复合材料的制备
   

按照VARI成型技术主要工艺流程(见图1)，使用G0827经编织物和BA9912树脂通过VARI成型工艺制备了G0827/BA9912复合材料层
压板。其固化条件主要如下：120℃下保温4h。根据相应国军标的要求制作了相应性能的试样件，分别测试了G0827/BA9912复合材料的力学性能和
耐热性能。

真空辅助树脂灌注树脂制备（一）
    4、测试及分析
   

通过上海精科公司的NDJ-1型旋转黏度计测试了BA9912树脂的室温黏度，通过BOHLININ-STRUMENTS公司的GeminiTM200型
流变仪测试了BA9912树脂的黏度—温度曲线，通过PERKINELMER公司的DMA7型动态力学分析仪对BA9912树脂浇注料和
G0827/BA9912复合材料进行了DMA分析，通过PERKINELMER公司的DSC7型差热扫描量热仪进行了BA9912树脂的DSC分析。按
照GB/T3354-1999、GB/T3856-1983、GB3356-1999等一系列国军标测试BA9912树脂浇注料和
G0827/BA9912复合材料拉伸强度、压缩强度、弯曲强度或层间剪切强度相关力学性能。
  
针对真空辅助成型技术(VARl)对基体树脂的特殊要求，结合航空材料对性能的高要求，研制了BA9912中温固化环氧树脂体系。采用
VARI工艺制备了C0827/BA9912复合材料，测试了BA9912树脂浇注料及其复合材料的力学性能和耐热性能，并与国内外同类树脂进行了适当的
比较分析。分析测试结果表明，BA9912树脂具有良好的力学性能、耐热性能和工艺性能，能够满足VARI成型工艺要求，适合在航空航天领域中应用。
三、结果与讨论
    1、BA9912树脂的物化特性和工艺性能

真空辅助树脂灌注树脂制备（二）
   
对BA9912树脂进行DSC分析，可以了解树脂体系的固化反应特性，其
DSC曲线如图2所示。分析图2可知，BA9912树脂的反应放热峰始温度为112℃、峰顶温度为139℃、峰终温度153℃，从中可以看出，该体系反应
温度区域窄反应温度较低，反应活性高，能够满足中温(120℃)固化的要求。

真空辅助树脂灌注树脂制备（二）
 
图3为BA9912树脂中温固化物的DMA曲线。从图中可以获知，BA9912树脂在中温固化条件下，固化物的玻璃化转变温度Tg达到了
187℃，其模量—温度曲线的拐点为173.9℃，82℃时的模量保持率达到88%，120℃时则达到了80.1%，说明BA9912树脂活性高，耐热性
好，能够满足工作温度82℃以上的要求。
    通过流变仪对BA9912树 g旨的黏度特睦进行测试分析，获得了BA9912
树脂的黏度—温度曲线(见图4)。BA9912树脂的室温黏度较低，约为300mPa•s左右，能够满足VARI低成本成型工艺要求。BA9912树脂的
黏度随着温度的上升而迅速降低，50℃温度下黏度即可达到50mpa•s以下，最低黏度在20mpa•s左右，可见该树脂体系能够满足VARI成型工艺对
基体树脂的低黏度要求。使用BA9912树脂和G0827经编织物进行了大量的VARI成型工艺研究，研究结果表明BA9912树脂工艺性能良好。
   

2、BA9912树脂浇注料的性能按照国军标的要求，制作了BA9912树脂浇注料的力学性能试验件，并进行了相应性能的测试分析。BA9912树脂浇注
料的主要性能如表1所示。美国Cytec公司开发的CYCOM823RTM环氧树脂体系的物化特性与BA9912树脂比较接近，且已在航空航天领域获得了
良好的应用。因此这2个树脂体系进行了一些对比分析。CYCOM823RTM树脂浇注料的性能见表1。
    表1BA9912树脂浇注料和CYCOIVl823RTM树脂浇注料的性能
    项  目         BA9912树脂        CYCOM823RTM树脂
    拉伸模量/MPa       4.3                80
    拉伸模量/GPa        3.36              2.9
    压缩强度/MPa        167               -
    压缩模量/GPa        3.36              -
    弯曲强度/MPa         109              144
    弯曲模量/GPa         3.73             3.4
    拉伸伸长率/％        2.79            8.8
     Tg/％               187             135
    密度/(g·cm-3)         1.27            1.23
   
BA9912
树脂的物化特性主要如下：中温固化(120℃/4h)，初始注射黏度约为300mPa•s，最低黏度约为20mPa•s，可室温注射，湿态工作温度为
82℃，干态工作温度可达120℃。CY-COM823RTM树脂的物化特性主要如下：中温固化(125℃1h)，初始注射黏度为250mpa•s，最低
黏度<20mPa•s，可室温注射，湿态工作温度为90℃，干态工作温度为110℃。比较后认为，BA9912树脂的性能与CY-
COM823RTM树脂的性能比较相近，主要差别在于拉伸伸长率和玻璃化转变温度Tg，CY-COM823RTM树脂的伸长率高达8.8％，Tg为
135℃；BA9912的伸长率为2.79％，Tg则高达187℃，耐热性优良。
 
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