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制造业的变化对刀具行业提出了挑战。高速切削、高效切削、干式切削和节能环保等装配条件要求,使人们对刀具磨损原因进行研究。研究表明刀具的磨损方式为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。为适应加工材料性能的变化,人们逐渐研发出高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、金刚石刀具和PCBN刀具。气相沉积技术的出现使刀具有了新的发展方向。涂层刀具是一种在刀具表面沉积一层硬质薄膜的复合刀具,例如在高速钢和硬质合金表面沉积涂层。涂层刀具能够延长刀具寿命,避免刀具出现崩刃、月牙洼等问题。PCBN刀具广泛应用于汽车发动机领域,主要应用于工件的精加工和半精加工。PCBN刀具的主要磨损方式为机械磨损、氧化磨损、粘结磨损和化学磨损。PCBN刀具在加工工件时,刀具表面以积屑瘤、崩刃和月牙洼等方式破损。由于上述的原因,本课题希望通过涂层来改善PCBN刀具的切削性能。本课题的主要研究内容有:(1)在PCBN刀具表面采用直流磁控溅射法制备CrN涂层。研究电流、温度以及氮气和氩气流量比等因素的变化对涂层物相的影响。观察不同温度下CrN涂层的表面形貌。研究工艺参数对涂层厚度和硬度的影响。研究表明:1)流量比发生变化时,涂层的物相发生变化。2)当温度升高时,涂层的均匀化得到改善。3)直流磁控溅射法制备CrN涂层的平均摩擦系数为0.35。4)电流大小变化时涂层的生长速率会发生变化。5)当CrN涂层的厚度达到一定程度时,CrN的硬度才能被检测出来。6)射频法制备CrN涂层的均匀化,比直流法制备的均匀化好。7)射频法制备的CrN涂层的平均摩擦系数为0.25。(2)分别采用直流磁控溅射法和射频磁控溅射法制备TiN涂层。研究电流、温度以及氮气和氩气流量比等因素的变化对TiN涂层物相的影响;观察不同温度下TiN涂层表面形貌。研究工艺参数对涂层厚度和硬度的影响。研究表明:1)流量比发生变化时,涂层的物相发生变化。2)当温度升高时,TiN涂层的均匀化得到改善。直流磁控溅射法制备TiN涂层的平均摩擦系数为0.40。4)电流大小变化时涂层的生长速率会发生变化。5)当TiN涂层的厚度达到一定程度时,TiN的硬度才能被检测出来。6)射频法制备TiN涂层的均匀化,比直流法制备涂层的均匀化好。7)射频法制备TiN涂层的平均摩擦系数为0.35。8)在TiN涂层中掺杂Al元素会改变涂层的摩擦系数,其涂层平均摩擦系数0.3。