氧化铝刀具涂层技术发展近况

　　金属切削行业的特点表现为技术的迅速进步。市场上最重要的趋势为：

　　（1）为了提高生产率，采用更高的切削速度。

　　（2）为了降低成本和环保要求，采用干式加工和/或最小量润滑(MQL)加工。

　　（ ）为了使零件和结构更轻，采用难加工材料，如高强度材料等。

　　所有这些趋势对刀具涂层的耐磨性、抗塑性变形能力和韧性提出更高的要求。

　　由于具有很高化学稳定性和有利的热特性，Al2O 是用于金属高速切削的理想刀具涂层材料。值得强调的是： CVD目前仍然是唯一能经济地生产高质量Al2O 涂层的技术。

　　即使在涂层耐磨性领域的大多数出版文献都在研究PVD，但是，认识到CVD技术(尤其是CVD Al2O 技术)在过去几年里已取得的重大进展是非常重要的。目前有三种Al2O 相（a-Al2O ，k-Al2O 和g-Al2O ）能以受控方式进行CVD沉积。

　　a-Al2O 是唯一稳定的Al2O 相，随着沉积过程中的热处理、沉积后的热处理以及金属切削过程中产生的热，亚稳定的k相和g相将转变成稳定相。

　　令人惊讶的是，已经发现稳定的a-Al2O 比亚稳定的k-Al2O 更难进行工业规模的CVD沉积。其理由之一是：k-Al2O 的晶核形成在具有fcc结构的TiC、Ti(C,N)或TiN层未氧化的表面上顺利地发生。当成核的k-Al2O 相对稳定时，能够生长到相当大的厚度( 10μm)。因此，如果成核表面是TiC、Ti(C,N)或TiN(考虑硬质合金时的典型情形)，使用CVD进行成核和生长a-Al2O 是不简单的。这在某种程度上解释了k-Al2O 作为一种涂层材料的普遍性，而且如今仍然有很多商业化的CVD Al2O 涂层由k-Al2O 组成。

　　具有完全成核控制的沉积a-Al2O 和k-Al2O 涂层的最新技术水平仅仅是在最近达到了工业规模。氧化铝相通过Al2O 自身沉积之前的成核措施进行控制，而且所有的个体Al2O 层(k-Al2O 和a-Al2O )使用相同的工艺参数进行沉积。这种技术使得CVD Al2O 涂层的相含量被完全控制。

　　如上所述，k-Al2O 是亚稳定的，而且可能在沉积过程以及切削过程(尤其在切削速度高时)中转变成稳定的a-Al2O 相。相的转变碰到的体积收缩将降低并最终破坏k-Al2O 层的粘结力。因此，就沉积和耐磨性(尤其在切削速度高时)而言，a-Al2O 相应该是最佳和最安全的选择。细颗粒和无缺陷的a-Al2O 可显着提高耐磨性。

　　(：小妖)

　　（来源：中铝 ）

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