隨(sui)著制(zhi)造業的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，難加(jia)工(gong)材料日益增多，先進(jin)機械(xie)加(jia)工(gong)中心和數控機床相繼(ji)出(chu)現(xian)，人們對(dui)(dui)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)耐用(yong)度處理及切削效率提出(chu)了(le)更高的(de)(de)(de)要求(qiu)。在(zai)高速(su)鋼(gang)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)基體上，用(yong)物理氣相沉積方法(PVD)，涂(tu)(tu)(tu)覆一層(ceng)(ceng)適當厚度的(de)(de)(de)TiN硬(ying)質膜，可以大幅度地提高高速(su)鋼(gang)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)使用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，對(dui)(dui)硬(ying)質合金刀(dao)(dao)具(ju)也有很好的(de)(de)(de)效果。目前(qian)，離子鍍涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)在(zai)先進(jin)工(gong)業國家(jia)中已獲得普遍的(de)(de)(de)采用(yong)。盡(jin)管經(jing)過20多年的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)家(jia)族已出(chu)現(xian)了(le)許多新的(de)(de)(de)成員，但至今工(gong)具(ju)的(de)(de)(de)主(zhu)流涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)仍是TiN系涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)，同時TiN系涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)也是制(zhi)備其(qi)它高性(xing)(xing)能(neng)(neng)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)基礎心。本(ben)文探討了(le)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)制(zhi)備工(gong)藝和涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，并通過切削試驗對(dui)(dui)比分析了(le)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)使用(yong)壽命(ming)。

　1、試驗材料及方法

　　Φ10mm直柄麻花(hua)鉆鉆頭的選材(cai)為(wei)W6M05Cr4V2高(gao)速(su)鋼，化學成(cheng)(cheng)分(fen)(質(zhi)量分(fen)數，％)為(wei)0.80～0.90C、5.50～6.75W、4.50～5.50Mo、3.80～4.40Cr、1.75～2.20V、余(yu)量Fe。經(jing)1260℃淬火、560℃回火3次處理后鉆頭硬(ying)度為(wei)62HRC。Φ10mm四刃直柄銑(xian)刀(dao)的選材(cai)為(wei)YT14硬(ying)質(zhi)合金(jin)，化學成(cheng)(cheng)分(fen)(質(zhi)量分(fen)數，％)為(wei)78WC、8TaC、14Co，粉(fen)末冶金(jin)燒結成(cheng)(cheng)型。W6M05Cr4V2高(gao)速(su)鋼試樣(yang)(yang)尺寸為(wei)20mm×12mm×2mm，試樣(yang)(yang)表面經(jing)金(jin)相砂紙磨制并拋光(guang)成(cheng)(cheng)鏡面。鉆頭和銑(xian)刀(dao)在汽油中刷洗初(chu)步除油污(wu)后經(jing)金(jin)屬(shu)清(qing)洗劑(ji)和有機溶劑(ji)多道次超聲清(qing)洗。

       真(zhen)(zhen)空鍍(du)膜(mo)(mo)PVD沉積(ji)設備配置3個陰極靶，帶有(you)可移動電(dian)子(zi)分離屏(ping)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)和氬離子(zi)刻(ke)蝕(shi)系(xi)統(tong)。鍍(du)膜(mo)(mo)時先抽(chou)真(zhen)(zhen)空至(zhi)0.005～0.010Pa本底真(zhen)(zhen)空度(du)(du)并對(dui)(dui)工件進(jin)行(xing)(xing)(xing)預熱(re)，隨后進(jin)行(xing)(xing)(xing)Ar離子(zi)清(qing)洗和金屬離子(zi)清(qing)洗；然后通(tong)入0.1～0.5Pa的(de)(de)(de)N2，在50～80A的(de)(de)(de)弧流(liu)與(yu)150-300V的(de)(de)(de)負(fu)偏(pian)壓(ya)下沉積(ji)45min，沉積(ji)溫度(du)(du)為(wei)450～460℃。工藝(yi)參數的(de)(de)(de)設計與(yu)調整，應(ying)以獲得最(zui)佳的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層(ceng)結(jie)構和性(xing)能為(wei)依據。通(tong)常(chang)高(gao)負(fu)偏(pian)壓(ya)和低(di)氣(qi)體(ti)壓(ya)力，可產(chan)生致密(mi)平整的(de)(de)(de)纖維狀組織(zhi)，涂(tu)(tu)層(ceng)強(qiang)度(du)(du)、硬(ying)度(du)(du)高(gao)；而低(di)負(fu)偏(pian)壓(ya)和高(gao)氣(qi)體(ti)壓(ya)力會導(dao)致較粗大的(de)(de)(de)錐狀形態的(de)(de)(de)柱狀晶，組織(zhi)較為(wei)疏松(song)，強(qiang)韌性(xing)低(di)。但負(fu)偏(pian)壓(ya)過高(gao)，產(chan)生過度(du)(du)的(de)(de)(de)濺射(she)，又會降低(di)沉積(ji)速率(lv)。基(ji)(ji)材預熱(re)溫度(du)(du)對(dui)(dui)涂(tu)(tu)層(ceng)內應(ying)力有(you)影響(xiang)，而鍍(du)膜(mo)(mo)溫度(du)(du)除(chu)對(dui)(dui)基(ji)(ji)材的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)、硬(ying)度(du)(du)有(you)影響(xiang)外，對(dui)(dui)膜(mo)(mo)/基(ji)(ji)結(jie)合(he)(he)力的(de)(de)(de)影響(xiang)尤(you)甚，較高(gao)的(de)(de)(de)鍍(du)膜(mo)(mo)溫度(du)(du)有(you)利(li)于膜(mo)(mo)/基(ji)(ji)結(jie)合(he)(he)力的(de)(de)(de)提高(gao)。對(dui)(dui)同爐沉積(ji)的(de)(de)(de)TiN涂(tu)(tu)層(ceng)試(shi)(shi)樣(yang)進(jin)行(xing)(xing)(xing)膜(mo)(mo)層(ceng)硬(ying)度(du)(du)測(ce)(ce)試(shi)(shi)、X射(she)線衍射(she)分析和掃(sao)描電(dian)子(zi)顯微(wei)(wei)鏡(jing)觀察與(yu)分析。試(shi)(shi)驗設備分別為(wei)Leica MeF3型(xing)(xing)高(gao)分辨金相顯微(wei)(wei)鏡(jing)、MICRO—DUROMAT4000型(xing)(xing)顯微(wei)(wei)硬(ying)度(du)(du)計(施(shi)加載荷為(wei)0.25N，保(bao)荷時間為(wei)15s)、Y-4Q型(xing)(xing)x射(she)線衍射(she)儀和Philips公司XL-30FEG型(xing)(xing)掃(sao)描電(dian)子(zi)顯微(wei)(wei)鏡(jing)，同時采(cai)用(yong)WS-92涂(tu)(tu)層(ceng)附著力劃(hua)痕試(shi)(shi)驗機測(ce)(ce)試(shi)(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)膜(mo)(mo)/基(ji)(ji)結(jie)合(he)(he)強(qiang)度(du)(du)。并對(dui)(dui)涂(tu)(tu)層(ceng)刀具與(yu)無涂(tu)(tu)層(ceng)刀具進(jin)行(xing)(xing)(xing)了現(xian)場切削對(dui)(dui)比試(shi)(shi)驗。

　　2、試驗結果與分析

　　2.1 試(shi)樣(yang)的試(shi)驗結果

　　圖1為(wei)(wei)W6M05Cr4V2高速鋼試樣TiN涂層(ceng)的(de)XRD圖譜(pu)。由圖1可知，涂層(ceng)的(de)組成物相(xiang)為(wei)(wei)TiN和少量的(de)Ti，面心立方(fang)結(jie)構(gou)的(de)TiN在(111)面上(shang)具有(you)強烈的(de)晶體生長擇(ze)優取(qu)向(xiang)，未見四方(fang)結(jie)構(gou)的(de)脆(cui)性(xing)相(xiang)Ti2N的(de)衍射峰。Ti的(de)衍射峰是鈦滴所致(zhi)(zhi)，Fe為(wei)(wei)基(ji)體相(xiang)的(de)衍射峰。從晶體學角度分析，TiN相(xiang)具有(you)與(yu)(111)或(222)密(mi)排面一致(zhi)(zhi)的(de)擇(ze)優取(qu)向(xiang)時，微(wei)觀上(shang)比具有(you)(200)取(qu)向(xiang)的(de)TiN更加致(zhi)(zhi)密(mi)，這有(you)助于提高涂層(ceng)結(jie)合(he)力和耐氧化性(xing)，同時脆(cui)性(xing)相(xiang)Ti2N相(xiang)對減(jian)少，給膜(mo)-基(ji)結(jie)合(he)力也會(hui)帶來有(you)益的(de)貢獻。

　　圖(tu)2為(wei)W6M05Cr4V2高(gao)速鋼試樣涂(tu)層的表(biao)(biao)面形貌(mao)，涂(tu)層橫截面厚(hou)度為(wei)3.2um。由圖(tu)2可見(jian)，TiN膜層均(jun)勻、致(zhi)(zhi)密(mi)，涂(tu)層表(biao)(biao)面平滑，Ti滴(白色(se))數量少(shao)，并且顆(ke)粒大(da)多數較細小。照片(pian)中黑色(se)陰影應是(shi)沉積時離(li)子轟擊致(zhi)(zhi)使液(ye)滴脫落而留下(xia)的痕(hen)跡(ji)。液(ye)滴數量少(shao)及(ji)(ji)液(ye)滴尺寸小，有利(li)于(yu)提高(gao)TiN涂(tu)層的表(biao)(biao)面硬度及(ji)(ji)致(zhi)(zhi)密(mi)性，從而提高(gao)涂(tu)層的耐磨(mo)性及(ji)(ji)氧化抗力。

　　表(biao)1為不同(tong)材料顯(xian)微硬度的(de)測定結果。由于(yu)(yu)涂(tu)覆(fu)的(de)TiN涂(tu)層較薄，涂(tu)層的(de)硬度受基材硬度的(de)一(yi)定影(ying)響。由表(biao)1可知，鍍膜后顯(xian)著提高了(le)刀具的(de)表(biao)面(mian)(mian)硬度，有利于(yu)(yu)提高刀具表(biao)面(mian)(mian)抵抗磨損的(de)能力。

　　采用WS-92涂層(ceng)(ceng)附著力(li)(li)劃(hua)(hua)痕(hen)試(shi)驗(yan)(yan)機對試(shi)樣進行膜一(yi)(yi)基結合力(li)(li)測試(shi)，加載速率(lv)為(wei)(wei)100N/min，劃(hua)(hua)痕(hen)速率(lv)為(wei)(wei)4mm/min，停止載荷(he)為(wei)(wei)100N。每個樣品做(zuo)3條(tiao)劃(hua)(hua)痕(hen)試(shi)驗(yan)(yan)，根據劃(hua)(hua)痕(hen)聲測圖(tu)上(shang)出現連續(xu)峰時的實際試(shi)驗(yan)(yan)力(li)(li)，結合金相顯微鏡觀察劃(hua)(hua)痕(hen)邊(bian)沿涂層(ceng)(ceng)脫(tuo)落情況，以確定(ding)臨界載荷(he)，并(bing)以此表征膜一(yi)(yi)基結合力(li)(li)。綜(zong)合分析后得出，TiN涂層(ceng)(ceng)的膜-基結合力(li)(li)超(chao)過100N。

　　2.2 鉆頭切削試(shi)驗

　　試(shi)驗(yan)機床為(wei)Z5140A立(li)式鉆(zhan)(zhan)(zhan)床，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)主(zhu)軸(zhou)轉速(su)分別為(wei)500r/min、710r/min和(he)1000r/min，進(jin)給量為(wei)0.112mm/r，鉆(zhan)(zhan)(zhan)孔深度為(wei)22mm，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)方(fang)式為(wei)干切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)。被(bei)加工(gong)材料為(wei)40Cr鋼，經調質處理后硬度為(wei)36-40HRC。在試(shi)驗(yan)過程(cheng)中(zhong)，當鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)發(fa)(fa)出劇烈尖叫(jiao)聲(sheng)或異(yi)常震動(dong)等不能(neng)正常切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)時(shi)，立(li)即(ji)停止(zhi)試(shi)驗(yan)。當切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)主(zhu)軸(zhou)轉速(su)為(wei)500r/min時(shi)，無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)和(he)有(you)(you)(you)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)都能(neng)夠平穩(wen)地(di)(di)進(jin)行切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)，且(qie)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)聲(sheng)音(yin)較小(xiao)，有(you)(you)(you)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)壽命約是(shi)(shi)無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)5倍(bei)以(yi)上(shang)(shang)；當主(zhu)軸(zhou)轉速(su)為(wei)710r/min時(shi)，無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)已(yi)不能(neng)穩(wen)定地(di)(di)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)，且(qie)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)聲(sheng)音(yin)大(da)(da)；有(you)(you)(you)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)則能(neng)平穩(wen)地(di)(di)進(jin)行切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)，且(qie)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)聲(sheng)音(yin)相對較小(xiao)，有(you)(you)(you)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)壽命大(da)(da)約是(shi)(shi)無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)6倍(bei)以(yi)上(shang)(shang)。當主(zhu)軸(zhou)轉速(su)為(wei)1000r/min時(shi)，無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)在剛開始鉆(zhan)(zhan)(zhan)孑L時(shi)就發(fa)(fa)出較大(da)(da)的(de)(de)(de)尖叫(jiao)聲(sheng)，第一(yi)孔還沒鉆(zhan)(zhan)(zhan)完，鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)已(yi)經發(fa)(fa)紅，發(fa)(fa)生了(le)嚴重的(de)(de)(de)燒損；有(you)(you)(you)TiN涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)卻(que)能(neng)相對平穩(wen)地(di)(di)進(jin)行切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)，但(dan)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)聲(sheng)音(yin)也很大(da)(da)，壽命大(da)(da)約是(shi)(shi)無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)7倍(bei)以(yi)上(shang)(shang)。切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)試(shi)驗(yan)數(shu)(shu)據和(he)結果如表(biao)2所(suo)示。由表(biao)2的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)數(shu)(shu)據可知(zhi)，隨著切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)相對無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)優勢更加明顯。有(you)(you)(you)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)高(gao)(gao)速(su)鋼鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)可以(yi)適(shi)用于高(gao)(gao)速(su)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加工(gong)，壽命大(da)(da)約是(shi)(shi)無(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)5～7倍(bei)。

　　2.3 銑刀(dao)切(qie)削試(shi)驗

　　試(shi)(shi)驗(yan)機床型號為(wei)(wei)XK5032數控立銑(xian)(xian)(xian)(xian)升降臺銑(xian)(xian)(xian)(xian)床，GSK CNC Series990M控制系(xi)統。切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)主軸轉(zhuan)速分別為(wei)(wei)600r/min、1180r/min、1500r/min和1800r/min，進給(gei)量(liang)為(wei)(wei)0.13mm/r，銑(xian)(xian)(xian)(xian)削(xue)(xue)深度為(wei)(wei)2mm，切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)方式為(wei)(wei)干切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)。被(bei)加工(gong)材料為(wei)(wei)40Cr鋼，經(jing)調質處理后硬度為(wei)(wei)36～40HRC。試(shi)(shi)驗(yan)在(zai)被(bei)加工(gong)材料實(shi)體上銑(xian)(xian)(xian)(xian)削(xue)(xue)凹(ao)槽。在(zai)4種(zhong)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)主軸轉(zhuan)速的(de)試(shi)(shi)驗(yan)方案中(zhong)，當(dang)無涂層(ceng)銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀發(fa)出劇烈尖叫聲時，停(ting)止切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)，檢(jian)驗(yan)發(fa)現4條側刃后刀面(mian)磨(mo)損帶(dai)VB≥0.5 mm(測量(liang)位(wei)置距離刃尖1mm)，切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)刃口已經(jing)磨(mo)鈍或崩刃，因此(ci)認(ren)為(wei)(wei)無涂層(ceng)銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀已經(jing)達到刀具壽命的(de)極限。而有(you)TiN涂層(ceng)銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)聲音相(xiang)對較小，且(qie)側刃后刀面(mian)磨(mo)損帶(dai)仍(reng)較小，VB=0.2～0.3mm，還可以繼續正常切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)。由表3現場試(shi)(shi)驗(yan)結果(guo)可以看(kan)出，有(you)TiN涂層(ceng)銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀的(de)壽命大(da)約(yue)是無涂層(ceng)銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀的(de)3~11倍。涂層(ceng)硬質合金銑(xian)(xian)(xian)(xian)刀要在(zai)適當(dang)的(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)速度中(zhong)才能更好發(fa)揮刀具的(de)使用(yong)壽命，其機理有(you)待進一(yi)步探索。

　　2.4 結果(guo)分(fen)析

　　試驗數據表明，刀(dao)具(ju)表面鍍覆一層TiN硬(ying)質(zhi)膜后，表面硬(ying)度顯著提高(gao)(gao)，抗磨損能力和(he)切削(xue)性(xing)能大大改善(shan)。由于TiN是間(jian)隙相，具(ju)有高(gao)(gao)硬(ying)度、高(gao)(gao)耐磨性(xing)、高(gao)(gao)穩定性(xing)等特點，同時TiN涂層能減少工具(ju)表面的(de)(de)摩(mo)擦系數，降(jiang)低刀(dao)具(ju)切削(xue)刃部的(de)(de)溫(wen)度，提高(gao)(gao)工具(ju)的(de)(de)加(jia)工速(su)度和(he)工件表面質(zhi)量，因而使刀(dao)具(ju)的(de)(de)使用壽命(ming)成倍提高(gao)(gao)。這對(dui)于難加(jia)工材料和(he)高(gao)(gao)速(su)切削(xue)的(de)(de)工況(kuang)條件，效果更加(jia)明顯。

根據磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)理論，鋼件在低速切削時，主要是(shi)粘著磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)，當切削速度提(ti)高(gao)(gao)(gao)時，主要是(shi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)和熱(re)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)及氧化磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)。對于粘著磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)，若以每單位滑動長度相應的磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)體(ti)積定義為磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)率(lv)W，則(ze)W=α?k?P/H，式中α為系(xi)數(shu)，k為磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑形(xing)成(cheng)幾(ji)率(lv)，P為法向載(zai)荷，H為材料硬度，因(yin)此磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)率(lv)與(yu)(yu)材料的硬度成(cheng)反(fan)比。對于磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)率(lv)W=K?P?tgθ/H，式中K為系(xi)數(shu)，θ為磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒圓錐面與(yu)(yu)軟材料平(ping)面問的夾角，同樣磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)率(lv)與(yu)(yu)材料的硬度成(cheng)反(fan)比。由此可見，高(gao)(gao)(gao)硬度的TiN涂(tu)(tu)層磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)率(lv)低。另外(wai)從掃描電(dian)鏡照(zhao)片和劃痕(hen)試驗結果可以看出，TiN涂(tu)(tu)層均(jun)勻、致密，與(yu)(yu)基體(ti)結合良好，可以認為TiN膜對切削熱(re)起到(dao)了有效的隔離作用(yong)；同時，對金屬陽離子的向外(wai)擴散和氧離子向內傳(chuan)輸，起到(dao)抑制作用(yong)，制約了氧化膜的生長，從而提(ti)高(gao)(gao)(gao)了高(gao)(gao)(gao)溫氧化抗力。由于TiN涂(tu)(tu)層的摩擦(ca)系(xi)數(shu)僅為0.4，耐熱(re)溫度達(da)600℃以上，這對降低熱(re)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)或氧化磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)(sun)也(ye)是(shi)相當有利的。試驗過(guo)程中發現用(yong)TiN涂(tu)(tu)層刀(dao)具進行切削作業(ye)時，機床的震動和摩擦(ca)噪聲較(jiao)小，切削平(ping)穩(wen)性提(ti)高(gao)(gao)(gao)，切削阻力較(jiao)小。

　　3、結論

　　(1)高(gao)性能(neng)的真(zhen)空PVD鍍膜涂層設(she)備是制(zhi)備高(gao)品質TiN涂層的物質基礎，合(he)理(li)的涂層工(gong)藝參數設(she)置是獲得(de)高(gao)性能(neng)涂層的技(ji)術保證(zheng)。利用多功能(neng)電弧等(deng)離子體鍍膜機，輔之以合(he)理(li)的鍍膜工(gong)藝，可以在刀具上鍍出性能(neng)優良(liang)的TiN涂層。

　　(2)本(ben)試驗制備的TiN涂(tu)層(ceng)具有(you)高(gao)硬(ying)度、高(gao)耐磨(mo)性、高(gao)膜(mo)基結合(he)力等優(you)異(yi)的綜合(he)性能(neng)(neng)；所鍍覆的TiN涂(tu)層(ceng)刀(dao)具使用性能(neng)(neng)好(hao)，服役壽(shou)命(ming)長，有(you)涂(tu)層(ceng)高(gao)速鋼鉆頭(tou)使用壽(shou)命(ming)是無(wu)涂(tu)層(ceng)鉆頭(tou)的5-7倍，有(you)涂(tu)層(ceng)硬(ying)質合(he)金銑刀(dao)使用壽(shou)命(ming)是無(wu)涂(tu)層(ceng)銑刀(dao)的3～11倍。

　　(3)有TiN涂(tu)層(ceng)刀具(ju)相對無涂(tu)層(ceng)刀具(ju)而(er)言，切削(xue)(xue)(xue)時(shi)機床的震動和摩擦(ca)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)小，切削(xue)(xue)(xue)平穩性提高，切削(xue)(xue)(xue)阻(zu)力較(jiao)小，切削(xue)(xue)(xue)輕快，機床消(xiao)耗(hao)功率小，切削(xue)(xue)(xue)效率高，經(jing)濟性好。