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喷砂与刀具涂层之间的应用

喷砂是一种利用压缩空气为动力,将磨料喷射到产品表面的一种工艺。喷砂主要目的是清除表面杂质、提高产品与涂层之间的基结合力。

涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上,利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作为一个化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩散和化学反应,从而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性,切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上,提高切削速度20%~70%,提高加工精度0.5~1级,降低刀具消耗费用20%~50%。因此,涂层刀具已成为现代切削刀具的标志,在刀具中的使用比例已超过50%。目前,切削加工中使用的各种刀具,包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。

目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5µm;后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10µm,并且设备简单,涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采用PVD法,硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破裂

无论刀具涂层是采用何种方法,喷砂是刀具涂层不可缺少的一部分,喷砂可以使刀具表面粗化、减少材料表面的压应力,提高了膜基结合力,同时喷砂可以降低材料表面Co的含量,也能去除硬质合金刀具刃部的碳化物相。

应用在刀具涂层喷砂工艺分为2种,一种是干式喷砂法,一种是湿式喷砂法。刀具涂层喷砂工艺关键在于设备的选型、砂料的搭配、砂料的比例、砂料的分选、喷枪的距离、压力的大小、行走的速度等。正确的数据一定跟进前期的工艺测试、调试分析得来。

 

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