在钛合金加工中,选择合适的刀具涂层是成功的关键因素之一,它直接应对了钛合金的主要加工挑战:高化学反应性、低导热性以及切削刃处的高热集中。优质涂层能有效充当热屏障,降低摩擦,防止粘结与扩散磨损。
物理气相沉积(PVD)涂层因其低沉积温度而成为钛合金加工的首选,优于化学气相沉积(CVD)涂层,因为它能保持硬质合金基体的锋利切削刃与韧性。在PVD涂层中,铝钛氮(AlTiN)被普遍视为黄金标准。其卓越性能源于高铝含量:在高切削温度下,铝会氧化形成稳定的氧化铝(Al₂O₃)保护层,该层可作为高效热屏障,将热量反射至切屑中而非刀具内部。这一点对钛合金尤为重要——控制热量是延长刀具寿命的首要条件。对于更高强度切削或冷却受限场合,纳米结构AlTiN(nACo)能提供更致密、更硬的结构,具备更优的抗氧化性能。
其他常用的高性能PVD氮化物涂层包括钛铝氮(TiAlN)——AlTiN的前身,仍具良好表现;以及钛碳氮(TiCN),其硬度极高、耐磨性优异,但热稳定性略低于AlTiN。这些先进涂层已广泛应用于我们的钛合金CNC加工服务中,以确保加工过程的稳定与可靠。
当主要失效模式为积屑瘤(BUE)或材料粘附时,铬氮(CrN)涂层是极为有效的选择。CrN具有极低的摩擦系数与优异的防咬合性能,可防止钛在切削刃处焊接粘附。对于更高强度的高速加工场景,可选择复合或掺杂涂层,如硅掺杂铝钛氮(AlTiSiN)。硅的加入可进一步细化涂层晶粒结构,使其硬度与热稳定性均超越标准AlTiN。
需要强调的是,任何涂层都无法弥补劣质基体或不当刀具几何带来的问题。硬质合金基体必须具备足够的韧性与抗热冲击能力,以承受钛合金加工中的周期性热循环。刀具几何必须为钛合金专门设计,具备锋利的切削刃、正前角及抛光的排屑槽,以减少切削力并确保顺畅排屑。这一原则已在我们的CNC铣削服务与CNC钻削服务中严格执行。