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硬质涂层及应用技术进展,涂层江湖,汇报内容,1、应用背景2、涂层分类3、应用现状4、发展趋势,我国是制造业大国，刀具和模具是基础工艺装备，应用量大面广机械耐磨件涉及诸多行业，市场需求更大保守估计，国内刀具、模具及耐磨件涂层市场在200亿以上（含潜在市场）,机械行业,汽车行业,电子行业,航天行业,航空行业,硬质涂层应用背景：市场要求,降低生产成本的三个关键因素：刀具寿命、切削效率、干切削涂层刀具技术是降低生产成本的首选方案,硬质涂层应用背景：成本要求,硬质涂层应用背景：环保要求,刀具使用中，大量使用切削液，达到冷却、润滑、抗氧化举例：欧洲汽车制造业中，切削液的成本占切削成本的17,国内切削液年消耗达220亿元，润滑油消耗约700万吨大量使用润滑液和冷却液，不仅造成生产成本上升，且会对环境造成危害随着先进制造技术的快速发展以及对资源节约和环境保护意识的提高，减少或消除切削液的绿色加工和清洁生产正成为制造业发展的目标采取措施：高性能刀具涂层,硬质涂层应用背景：环保要求,数控加工及高速和干切削技术应用越来越广泛，与之相关的刀具切削性能要求更高必须采取措施：高性能涂层刀具,硬质涂层应用背景：技术进步要求,耐磨涂层（正在广泛使用）,减摩涂层（有很大的潜在市场）,硬质涂层分类,耐磨兼减摩涂层（应用市场更大）,硬质涂层发展阶段,第一阶段（80年代）：TiN、TiC、ZrN、CrN等过渡金属的氮化物和碳化物（第一代涂层）第二阶段（90年代）：TiCN、TiAlN、TiAlCN及润滑膜等多元复合金属的化合物（第二代涂层）TiN/TiCN、Al2O3/TiN等多层复合涂层（第三代涂层）第三阶段（21世纪）：金刚石或DLC、C3N4、c-BN等本征超硬涂层（第四代涂层）TiSiNTiAlSiN等纳米复合超硬涂层（第五代涂层）CrAlN、CrAlSiN等适于高速和干切削的耐高温低摩擦的无钛涂层（第六代涂层）,TiN、TiC、TiCN涂层正在国内广泛应用,硬质涂层分类,硬质涂层市场需求变化比较,硬质涂层分类,开发具有抗高温氧化、耐磨损、低摩擦的高性能涂层，正成为数字化制造时期的迫切需求。,硬质涂层分类,刀具涂层干切削要求：高热稳定性高抗氧化性良好的红硬性,举例：AlTiN涂层良好的红硬性、抗氧化性及低的热传导系数，成为干切削的理想涂层之一。,通式：nc-MnN/a-Si3N4(M=Ti,W,V-),非晶包覆层限制了纳米晶MnN的晶界滑移，涂层硬度高于40GPa,10nm,aSi3N4,纳米复合涂层：设计纳米晶+非晶包覆层结构,TiAlSiN（超硬抗氧化）,TiSiN(超硬）,TiSiCN（超硬低摩擦）,TiSiN涂层抗磨损性能,相对于传统的TiN，TiSiN明显提高了抗磨损性能，尤其在高温条件下，显示了良好的抗磨损性能。,TiSiN涂层抗氧化性能,TiSiCN超硬减摩涂层,TiSiCN涂层的抗磨损性能,优于TiN,TiSiN涂层的抗磨损性能,TiAlSiN超硬抗氧化涂层,TiAlSiN涂层,硬质涂层应用现状,面向绿色加工的高性能涂层,车刀,立铣刀,硬质涂层应用现状,涂层滚齿刀性能比较,涂层侧铣刀性能比较,涂层钻头性能比较,TiAlSiN纳米复合涂层刀具的干切削寿命比较,TiAlSiN涂层,TiAlSiN涂层铣刀加工航空材料的寿命比较,TiAlSiN涂层,TiAlSiN纳米复合涂层与AlTiN涂层在磨削刀具中的应用对比,模具和耐磨件的超硬涂层,模具表面TiN涂层,硬质涂层发展趋势,抗高温氧化涂层：高温、干切削、高速切削超硬耐磨减摩涂层：重载、冲击、剧烈磨损,硬质涂层发展趋势,AlTiN涂层,硬度30GPa,抗氧化温度900,AlCrN涂层（G6）,硬质涂层发展趋势,硬度30GPa,抗氧化温度1100,TiAlSiN涂层,硬质涂层发展趋势,硬度33GPa,抗氧化温度1100,总结,高性能涂层，如TiAlN，AlTiN，AlCrN，TiAlSiN和TiSiCN等，在国内有巨大应用市场。与国外同类涂层相比，国产涂层性价比高，竞争力强，在先进制造领域应用潜力大。,欢迎批评指正!,讨论问题,硬质涂