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噴砂與刀具涂層之間的應用

噴砂是一種利用壓縮空氣為動力,將磨料噴射到產品表面的一種工藝。噴砂主要目的是清除表面雜質、提高產品與涂層之間的基結合力。

涂層刀具是在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼(HSS)基體表面上,利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物(也可涂覆在陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而獲得的。涂層作為一個化學屏障和熱屏障,減少了刀具與工件間的擴散和化學反應,從而減少了月牙槽磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、摩擦因數小和熱導率低等特性,切削時可比未涂層刀具提高刀具壽命3~5倍以上,提高切削速度20%~70%,提高加工精度0.5~1級,降低刀具消耗費用20%~50%。因此,涂層刀具已成為現代切削刀具的標志,在刀具中的使用比例已超過50%。目前,切削加工中使用的各種刀具,包括車刀、鏜刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、絲錐、螺紋梳刀、滾壓頭、銑刀、成形刀具、齒輪滾刀和插齒刀等都可采用涂層工藝來提高它們的使用性能。

目前生產上常用的涂層方法有兩種:物理氣相沉積(PVD) 法和化學氣相沉積(CVD) 法。前者沉積溫度為500℃,涂層厚度為2~5µm;后者的沉積溫度為900℃~1100℃,涂層厚度可達5~10µm,并且設備簡單,涂層均勻。因PVD法未超過高速鋼本身的回火溫度,故高速鋼刀具一般采用PVD法,硬質合金大多采用CVD法。硬質合金用CVD法涂層時,由于其沉積溫度高,故涂層與基體之間容易形成一層脆性的脫碳層(η相),導致刀片脆性破裂

無論刀具涂層是采用何種方法,噴砂是刀具涂層不可缺少的一部分,噴砂可以使刀具表面粗化、減少材料表面的壓應力,提高了膜基結合力,同時噴砂可以降低材料表面Co的含量,也能去除硬質合金刀具刃部的碳化物相。

應用在刀具涂層噴砂工藝分為2種,一種是干式噴砂法,一種是濕式噴砂法。刀具涂層噴砂工藝關鍵在于設備的選型、砂料的搭配、砂料的比例、砂料的分選、噴槍的距離、壓力的大小、行走的速度等。正確的數據一定跟進前期的工藝測試、調試分析得來。

 

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