技術(shù)參數(shù)：

涂層名稱：XR-S

涂層厚度：3-8µm

抗氧化溫度：600℃

沉積溫度：400℃

涂層硬度HV0.05:4500

沉積方式：PVD

對鋼材的干摩擦：0.20

顏色：金屬黑

應(yīng)用領(lǐng)域：沖壓成型、剪切、冷鍛、低速切削等

涂層的結(jié)構(gòu)

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，涂層的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了許多變化，有了很大的改進(jìn)。在涂層技術(shù)中，通常有以下五種不同的結(jié)構(gòu)：

　�。�1）單層結(jié)構(gòu)

　　顧名思義，這種結(jié)構(gòu)只有一層涂層。當(dāng)我們在顯微鏡下觀察這種結(jié)構(gòu)時，可以看見一些長柱形涂層結(jié)構(gòu)。這種涂層很容易涂覆，但也很容易產(chǎn)生裂紋和破損。想象一下，當(dāng)一個球擊中一束柱體時，這些柱體就會開始倒下，而裂紋輕易就能貫穿涂層，到達(dá)基體。

　�。�2）多層結(jié)構(gòu)

　　多層結(jié)構(gòu)是由許多不同的單層結(jié)構(gòu)彼此重疊在一起構(gòu)成的。表面花紋鋼就是歷史上此類結(jié)構(gòu)的一個例子。多層結(jié)構(gòu)涂層可將幾種涂層材料的特性結(jié)合在一起，形成韌性與硬度俱佳的表面。

　�。�3）納米多層結(jié)構(gòu)

　　納米多層結(jié)構(gòu)與多層結(jié)構(gòu)本質(zhì)上相同，但其層厚卻要薄得多：涂層厚度僅為原子級水平。

　�。�4）納米復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)

　　納米復(fù)合涂層采用了與硬質(zhì)合金刀具類似的技術(shù)。這種納米結(jié)構(gòu)將粘結(jié)相（例如硬質(zhì)合金中的鈷）的韌性與納米復(fù)合涂層的硬度結(jié)合在一起。

　�。�5）梯度結(jié)構(gòu)

　　該結(jié)構(gòu)的涂層性能具有漸變性：涂層中心部分較軟而富有彈性，而在靠近表層時則變得堅硬而耐磨。

　涂層的質(zhì)量控制與檢驗

　　在對刀具進(jìn)行涂層后，制造商需要對涂層本身進(jìn)行質(zhì)量檢驗。通常，這種質(zhì)量檢驗過程和程序包括以下四個方面：

　�。�1）涂層厚度檢測

　　檢測涂層厚度主要有兩種方法：球頭砂輪磨削檢測法和X射線熒光輻射檢測法。

　　球頭砂輪磨削檢測是用一個很小的金剛石砂輪（球）磨除涂層，直至露出下面的基體。然后，通過用顯微鏡觀測磨除區(qū)域，就可以利用公式（X×Y）/球頭直 徑測算出涂層厚度（式中，X為從上向下觀測到的涂層寬度，Y為基體+涂層寬度）。目標(biāo)是將測得的涂層厚度值范圍控制在制造商的技術(shù)規(guī)定以內(nèi)。

　　X射線熒光輻射檢測可能是一種更準(zhǔn)確的檢測方法。測量原理是：涂層和基體材料都能產(chǎn)生X射線熒光輻射，但涂層會使基體的輻射強(qiáng)度減弱。通過二次輻射量 測出基體輻射減弱的程度，即可確定涂層厚度。檢測涂層厚度的方法是球頭砂輪磨削檢測法，因為它比較直觀，而且更容易實施。

　�。�2）涂層粘附性檢測

　　一旦涂層厚度合格，下一步就需要檢查涂層的粘附性，這可能是一項主觀性*強(qiáng)的質(zhì)量控制檢測。檢測方法主要包括洛氏壓痕法和劃痕試驗法兩種。

　　顧名思義，洛氏壓痕法就是用一個硬質(zhì)球，以設(shè)定的力在涂層基體表面上向下施壓。涂層基體受壓后產(chǎn)生裂紋，檢測人員通過一臺顯微鏡，對壓痕點的裂紋進(jìn)行 觀測，并評估裂紋的數(shù)量和開裂程度。根據(jù)制造商提出的具體標(biāo)準(zhǔn)，檢測人員可以確定這些裂紋是否在可接受的合格范圍內(nèi)。盡管這種檢測方法看起來很簡單，但涂 層厚度也會影響裂紋的數(shù)量和開裂程度，因此，允許較厚的涂層比較薄的涂層產(chǎn)生更多的裂紋。

　　劃痕試驗法要更直接一些。在劃痕試驗中，檢測人員對一個在涂層刀具上移動的壓頭施加逐漸加大的載荷。當(dāng)達(dá)到臨界載荷Lc時，涂層開始出現(xiàn)裂紋。在該點測量壓頭移動的距離，如果該距離足夠長，則表明該涂層的粘附性合格。

　�。�3）涂層結(jié)構(gòu)檢測

　　如果涂層的厚度符合要求，粘附性也合格，下一步就需要檢測涂層的結(jié)構(gòu)，其檢測方法與確定涂層厚度的球頭砂輪磨削法基本相同：用相同的球頭砂輪磨除涂層，并在顯微鏡下進(jìn)行觀測，就可以看到并確認(rèn)前面提到的不同涂層結(jié)構(gòu)。

　�。�4）涂層成分與分布檢測

　　*后一項質(zhì)量控制檢測是涂層的成分與分布。這項檢測需要采用掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線技術(shù)（EDX）。SEM具有極高的圖像放大率 （高達(dá)20萬倍）和高分辨率，與EDX分析相結(jié)合，就能確定涂層材料成分以及在一個很�。ǹ尚≈�2納米）截面上材料的分布量。

　　自行涂層與外包涂層

　　生產(chǎn)刀具涂層還有一個需要仔細(xì)權(quán)衡的問題：在哪里涂層？與將涂層工作外包相比，在廠內(nèi)自行涂層具有很大優(yōu)勢；但是，這樣做需要投入大量資金購置涂層設(shè)備。

　　自行涂層在物流、加工時間和產(chǎn)品質(zhì)量上都更具優(yōu)勢。在物流上，刀具制造商不必對需要涂層的產(chǎn)品進(jìn)行包裝，也不需要發(fā)貨運(yùn)輸，通常，這樣至少可以節(jié)約2 個工作日的時間。不僅可以縮短加工時間，而且還有一個額外的好處能夠?qū)ιa(chǎn)中遇到的瓶頸問題及時做出反應(yīng)，并提供24小時以內(nèi)的上門服務(wù)。

　　另一個優(yōu)勢是可以確保涂層質(zhì)量。在廠內(nèi)自行涂層的刀具制造商有能力對被涂產(chǎn)品進(jìn)行特定的裝架配置和涂前預(yù)處理。他們無需將多種產(chǎn)品混合涂層，有能力確保涂層批次的一致性。因此，廠內(nèi)自行涂層時，產(chǎn)品公差范圍可以進(jìn)一步縮小。

　　外部涂層服務(wù)商可能會在一個涂層爐內(nèi)同時涂覆多種類型的產(chǎn)品，他們生產(chǎn)的涂層厚度總的公差帶可能為2－4μm.批次一致性更好的廠內(nèi)涂層的公差帶則可 以達(dá)到名義厚度的±20％。如果涂層的名義厚度為2μm，涂層總的公差則為0.8μm.涂層厚度的分布規(guī)律類似于鐘形曲線，因此，有81％的產(chǎn)品其總的厚 度公差為0.4μm.

為了發(fā)展刀具涂層，人們投入了許多時間、精力、科學(xué)知識和創(chuàng)新思維。刀具制造商的目標(biāo)是提供優(yōu)質(zhì)刀具，幫助用戶更快速、更精確的生產(chǎn)自己的零部件。我 們希望，本文提供的這些有關(guān)刀具涂層生產(chǎn)工藝的基本知識能夠提醒人們，在這些漂亮的金色刀片背后，隱藏著一些復(fù)雜而精密的技術(shù)。

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