कोटिंग प्रौद्योगिकी --- उपकरण कोटिंग

कोटिंग प्रौद्योगिकी --- उपकरण कोटिंग

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एक निश्चित फिल्म (यानी कोटिंग प्रक्रिया) बनाने के लिए उपकरण की सतह पर रासायनिक या भौतिक तरीकों के माध्यम से, ताकि काटने का उपकरण उत्कृष्ट व्यापक काटने के प्रदर्शन को प्राप्त कर सके, ताकि उच्च गति वाले काटने की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके; 1970 के दशक की शुरुआत में हार्ड कोटेड टूल्स के आगमन के बाद से रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) तकनीक और भौतिक वाष्प जमाव (PVD) तकनीक को क्रमिक रूप से विकसित किया गया है, जिसने उपकरण प्रदर्शन सुधार के इतिहास में एक नया अध्याय खोला है। Uncoated टूल की तुलना में, लेपित टूल्स के महत्वपूर्ण फायदे हैं: यह काटने के उपकरण के जीवन में बहुत सुधार कर सकता है; प्रभावी ढंग से काटने की दक्षता में सुधार; स्पष्ट रूप से मशीनी वर्कपीस की मशीनिंग परिशुद्धता और सतह की गुणवत्ता में सुधार; प्रभावी ढंग से उपकरण सामग्री की खपत को कम करना, प्रसंस्करण की लागत को कम करना; कूलेंट का उपयोग कम करें, लागत कम करें, पर्यावरण संरक्षण के लिए अनुकूल।

उपकरण कोटिंग के लक्षण:

1. कोटिंग प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग उपकरण की ताकत को कम किए बिना उपकरण की सतह कठोरता में काफी सुधार कर सकते हैं, और जो कठोरता अब प्राप्त की जा सकती है वह 100GPa के करीब है;

2. कोटिंग प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, फिल्म की रासायनिक स्थिरता और उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध अधिक प्रमुख हो जाता है, जो उच्च गति काटने को संभव बनाता है।

3. स्नेहन फिल्म अच्छा ठोस चरण स्नेहन प्रदर्शन किया है, प्रभावी ढंग से प्रसंस्करण की गुणवत्ता में सुधार कर सकते हैं, लेकिन यह भी सूखी काटने के लिए उपयुक्त है;

4. उपकरण निर्माण की अंतिम प्रक्रिया के रूप में, कोटिंग प्रौद्योगिकी का उपकरण सटीकता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है और इसे बार-बार कोटिंग प्रक्रिया के लिए उपयोग किया जा सकता है।

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कोटिंग्स:

1, टाइटेनियम नाइट्राइड कोटिंग: टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN) एक सामान्य PVD कोटिंग है, जो उपकरण की कठोरता में सुधार कर सकती है और इसमें उच्च ऑक्सीकरण तापमान होता है। कोटिंग का उपयोग उच्च गति इस्पात काटने के उपकरण या अच्छे मशीनिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है।

2, क्रोमियम नाइट्राइड कोटिंग: सीआरएन कोटिंग में अच्छा आसंजन प्रतिरोध है, जिससे यह चिप ट्यूमर के प्रसंस्करण में पसंदीदा कोटिंग है। इस लगभग अदृश्य कोटिंग के साथ, एचएसएस या कार्बाइड टूल और बनाने वाले टूल के मशीनिंग गुणों में बहुत सुधार होगा।

3, हीरा कोटिंग: अलौह धातु सामग्री प्रसंस्करण काटने के उपकरण के लिए CVD हीरा कोटिंग्स सबसे अच्छा प्रदर्शन प्रदान करता है, ग्रेफाइट, धातु मैट्रिक्स कंपोजिट (MMC), उच्च सिलिकॉन एल्यूमीनियम मिश्र धातु, और कई अन्य उच्च घर्षण सामग्री, आदर्श कोटिंग ( नोट: स्टील के प्रसंस्करण के लिए शुद्ध हीरे के लेपित उपकरणों का उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि प्रसंस्करण स्टील बड़ी संख्या में काटने वाली गर्मी का उत्पादन करेगा, और रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण, कोटिंग और काटने के उपकरण के बीच चिपकने वाली परत को बर्बाद कर देगा)।

4. टाइटेनियम नाइट्राइड कोटिंग: टाइटेनियम नाइट्राइड कोटिंग (TiCN) में जोड़ा गया कार्बन तत्व उपकरण की कठोरता में सुधार कर सकता है और बेहतर सतह चिकनाई प्राप्त कर सकता है, जिससे यह उच्च गति वाले स्टील टूल्स के लिए एक आदर्श कोटिंग बन सकता है।

5, एल्यूमीनियम नाइट्राइड / टाइटेनियम नाइट्राइड / एल्यूमीनियम नाइट्राइड कोटिंग (TiAlN / AlTiN): TiAlN / AlTiN कोटिंग में गठित एल्यूमीनियम ऑक्साइड परत प्रभावी रूप से उपकरण के उच्च तापमान प्रसंस्करण जीवन में सुधार कर सकती है। कोटिंग का उपयोग कार्बाइड काटने के उपकरण के लिए किया जा सकता है जो मुख्य रूप से सूखे या अर्ध-शुष्क काटने के लिए उपयोग किया जाता है। AlTiN कोटिंग्स TiAlN कोटिंग्स की तुलना में उच्च सतह कठोरता की पेशकश करती हैं, जो कोटिंग्स में निहित टाइटेनियम के एल्यूमीनियम के अनुपात पर निर्भर करता है, जिससे यह उच्च गति मशीनिंग के लिए एक और व्यवहार्य कोटिंग विकल्प बनता है।

6. हीरे की तरह कोटिंग (डीएलसी):

DLC में कई उत्कृष्ट विशेषताएं हैं: उच्च कठोरता -60GPa या Hv6000 या इसके बाद के संस्करण; कम घर्षण गुणांक उत्कृष्ट फिल्म घनत्व; अच्छा रासायनिक स्थिरता और ऑप्टिकल गुण। टूल पर लागू डीएलसी कोटिंग अन्य हार्ड कोटिंग्स की तुलना में बहुत अधिक विशेष प्रदर्शन दिखाती है। डीएलसी कोटेड टूल्स में मुख्य रूप से शामिल हैं: ग्रेफाइट कटिंग, विभिन्न अलौह धातुओं (जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु, तांबा मिश्र धातु, आदि) में कटौती, गैर-धातु कठोर सामग्री (जैसे ऐक्रेलिक, ग्लास फाइबर, पीसीबी सामग्री) काटना।

क्योंकि DLC में बहुत कम घर्षण गुणांक (0.05 ~ 0.2) और स्व-स्नेहन है, इसलिए DLC के साथ लेपित टूल ड्राई कटिंग के लिए सबसे अच्छा विकल्प है। बिना कोटिंग वाले उपकरण की तुलना में, DLC कोटिंग टूल की कटिंग शक्ति को ड्राई कटिंग की स्थिति के तहत 6% तक कम किया जा सकता है। । अन्य लेपित साधनों (जैसे टीआईएन, टीआईएएलएन) की तुलना में, डीएलसी लेपित उपकरणों की काटने की शक्ति को सूखा काटने की स्थिति के तहत 23% तक कम किया जा सकता है; इसी तरह, डीएलसी की कम घर्षण गुणांक धातु काटने (एल्यूमीनियम मिश्र धातु काटने) की काटने की शक्ति को काफी कम कर सकती है, इस प्रकार ऊर्जा की खपत को कम करती है। शीतलक के साथ काटने की स्थिति के तहत, लेपित उपकरणों और अन्य लेपित उपकरणों के बिना डीएलसी लेपित उपकरणों के काटने बल अनुपात में 18% की कमी हुई, और संसाधित धातु की सतह का खुरदरापन Ra0.04 ~ R0.23um) से घटकर Ra0.38 हो गया।

कोटिंग प्रौद्योगिकी और उपकरण कोटिंग ज्ञान:

1. टाइटेनियम नाइट्राइड कार्बाइड (TiCN) कोटिंग में टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN) कोटिंग की तुलना में अधिक कठोरता होती है। कार्बन सामग्री में वृद्धि के कारण, TiCN कोटिंग की कठोरता में 33% की वृद्धि हुई, और कठोरता रेंज hv3000-4000 (निर्माता पर निर्भर करता है) के बारे में थी।

2. सीवीडी हीरा कोटिंग: सतह कठोरता के साथ सीवीडी डायमंड कोटिंग का आवेदन Hv9000 तक अपेक्षाकृत परिपक्व है। PVD कोटेड टूल्स की तुलना में CVD डायमंड कोटेड टूल्स की सर्विस लाइफ में 10-20 गुना सुधार हुआ है। हीरे के लेपित औजारों की उच्च कठोरता काटने की गति को 2 - 3 गुना अधिक है जो कि अनकैटेड औजारों की तुलना में अधिक है, जिससे सीवीडी हीरा ऑक्सीकरण तापमान कोटिंग के अपघटन की शुरुआत में तापमान मूल्य को संदर्भित करता है। ऑक्सीकरण तापमान मूल्य जितना अधिक होता है, उच्च तापमान पर काटने के लिए उतना ही अनुकूल होता है। हालांकि TiAlN कोटिंग में TiCN कोटिंग की तुलना में कमरे के तापमान पर कम कठोरता हो सकती है, लेकिन यह उच्च तापमान प्रसंस्करण में TiCN कोटिंग की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी साबित हुई है। इस कारण से कि TiAlN कोटिंग अभी भी उच्च तापमान पर अपनी कठोरता को बनाए रख सकती है, यह उपकरण और चिप के बीच एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक परत बना सकती है, जो उपकरण से वर्कपीस या चिप में गर्मी स्थानांतरित कर सकती है। एचएसएस कटरों की तुलना में, कार्बाइड कटरों में आमतौर पर काटने की गति अधिक होती है, जो कि TiAlN को कार्बेट कटरों के लिए पसंदीदा कोटिंग बनाती है। PVDTiAlN लेपित पत्थर लेपित कटर आमतौर पर कार्बाइड ड्रिल बिट और अंत मिलिंग कटर में PVDTiAlN लेपित पत्थर लेपित कटर के लिए उपयोग किया जाता है।

3, सामग्री पर हार्ड फिल्म के उपकरण की सतह की निम्नलिखित आवश्यकताएं हैं: (1) उच्च कठोरता, अच्छा पहनने के प्रतिरोध; (2) रासायनिक गुण स्थिर हैं, वर्कपीस सामग्री के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं करते हैं; गर्मी प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध, घर्षण गुणांक कम है, और मैट्रिक्स मजबूती से जुड़ा हुआ है। उपरोक्त सभी तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एकल कोटिंग सामग्री के लिए मुश्किल है। कोटिंग सामग्री का विकास, मूल एकल TiN कोटिंग, TiC कोटिंग से हुआ है, TiC - A12O3 एक TiN समग्र कोटिंग और TiCN, TiAlN और अन्य बहुभिन्नरूपी समग्र कोटिंग विकास चरण से गुजरा है, अब TiN / NbN का नवीनतम विकास , TiN / CN, और अन्य बहुभिन्नरूपी समग्र फिल्म सामग्री, उपकरण कोटिंग के प्रदर्शन में बहुत सुधार हुआ है।

4, कोटिंग उपकरण निर्माण की प्रक्रिया में, आमतौर पर कोटिंग की कठोरता के अनुसार, पहनने के लिए प्रतिरोध, उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध, कुछ पहलुओं को चुनने के लिए स्नेहन और आसंजन प्रतिरोध, सहित कोटिंग ऑक्सीकरण और काटने तापमान सबसे सीधे संबंधित है तकनीकी स्थिति। ऑक्सीकरण तापमान को संदर्भित करता है कोटिंग तापमान मूल्य को विघटित करना शुरू कर दिया, उच्च ऑक्सीकरण तापमान मूल्य, उच्च तापमान स्थितियों में काटने की प्रक्रिया के लिए अधिक अनुकूल है। हालांकि TiAlN कोटिंग में TiCN कोटिंग की तुलना में कमरे के तापमान पर कम कठोरता हो सकती है, यह उच्च तापमान प्रसंस्करण में TiCN कोटिंग की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी साबित हुई है। TiAlN कोटिंग उच्च तापमान पर अपनी कठोरता को बनाए रख सकती है क्योंकि यह उपकरण और चिप के बीच एल्यूमिना की एक परत बना सकती है, जो उपकरण से वर्कपीस या चिप में गर्मी स्थानांतरित कर सकती है। कार्बाइड आमतौर पर एचएसएस कटरों की तुलना में अधिक गति से कटते हैं, जिससे टीआईएएलएन कार्बाइड्स के लिए पसंदीदा कोटिंग बन जाता है। PVDTiAlN कोटिंग्स आमतौर पर कार्बाइड बिट और अंत-मिलिंग कटर के लिए उपयोग की जाती हैं।

5. अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी के दृष्टिकोण से: तापमान में कटौती के अलावा, गहराई में कटौती, गति और शीतलक काटने से उपकरण के कोटिंग के आवेदन प्रभाव पर प्रभाव पड़ सकता है।

आम कोटिंग सामग्री और सुपरहार्ड कोटिंग प्रौद्योगिकी की प्रगति:

टीआईएन सबसे परिपक्व और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली हार्ड कोटिंग सामग्री है। वर्तमान में, औद्योगिक विकसित देशों TiN कोटिंग उच्च गति स्टील उपकरण उपयोग दर उच्च गति स्टील उपकरण 50% से 70% के लिए जिम्मेदार है, कुछ गैर regrinding जटिल उपकरण उपयोग दर 90% से अधिक है। आधुनिक धातु काटने के उपकरण की उच्च तकनीकी आवश्यकताओं के कारण टीआईएन कोटिंग अनुकूलन करने में असमर्थ है। टीआईएन कोटिंग का खराब ऑक्सीकरण प्रतिरोध, 500 ℃ के तापमान का उपयोग , स्पष्ट ऑक्सीकरण और पृथक झिल्ली परत, और यह भी आवश्यकता को पूरा नहीं कर सकता है। टीआईसी में अधिक सूक्ष्मता है, इसलिए इस सामग्री का पहनने का प्रतिरोध बेहतर है। इसी समय, यह सब्सट्रेट से दृढ़ता से जुड़ा हुआ है। बहु-परत पहनने-प्रतिरोधी कोटिंग की तैयारी में, अक्सर सब्सट्रेट के संपर्क में अंतर्निहित फिल्म के रूप में TiC का उपयोग किया जाता है। यह कोटिंग टूल में एक बहुत ही सामान्य कोटिंग सामग्री है।

TiCN और TiAlN विकास, और उच्च स्तर तक कोटिंग उपकरण का प्रदर्शन। TiCN कोटिंग के आंतरिक तनाव को कम कर सकता है, कोटिंग की कठोरता में सुधार कर सकता है, कोटिंग की मोटाई बढ़ा सकता है, दरार के प्रसार को रोक सकता है, और अत्याधुनिक टूटना को कम कर सकता है। TiCN लेपित उपकरण के मुख्य पहनने के लिए प्रतिरोधी परत के रूप में सेट किया गया है, जो उपकरण जीवन में काफी सुधार कर सकता है। TiAlN रासायनिक स्थिरता अच्छा है, विरोधी ऑक्सीकरण पहनते हैं, प्रसंस्करण उच्च मिश्र धातु इस्पात, स्टेनलेस स्टील, किन मिश्र धातु, निकल मिश्र धातु, TiN कोटिंग उपकरण जीवन 3-4 बार की वृद्धि हुई। यदि TiAlN कोटिंग में अल की उच्च सांद्रता है, तो कटिंग के दौरान कोटिंग की सतह पर एक बहुत ही पतली गैर-ग्रेड A12O3 उत्पन्न होगी, जो एक कठिन अक्रिय सुरक्षात्मक फिल्म बनाती है। उच्च गति काटने के लिए लेपित उपकरण का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है। ऑक्सीजन-डॉप्ड टाइटेनियम कार्बाइड TiCNO में बहुत अधिक सूक्ष्मता और रासायनिक स्थिरता है, जो TiC 10 A12O3 समग्र कोटिंग के बराबर फ़ंक्शन का उत्पादन कर सकती है।

ऊपर उल्लिखित कठिन फिल्म सामग्रियों में, तीन प्रकार के माइक्रोहार्डनेस एचवी हैं जो 50 जीपीए से अधिक हो सकते हैं: डायमंड फिल्म, क्यूबिक बोरान नाइट्राइड सीबीएन, और कार्बन नाइट्राइड।

600 ℃ 900 ℃ के लिए हीरे की फिल्म के तापमान को जमा करने के कई , इसलिए सीमेंटेड कार्बाइड काटने के उपकरण की सतह पर हीरे की फिल्म में इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक। डायमंड कार्बाइड उपकरण का व्यावसायीकरण हाल के वर्षों में कोटिंग प्रौद्योगिकी की एक बड़ी उपलब्धि है।

CBN केवल कठोरता और तापीय चालकता में हीरे के लिए दूसरे स्थान पर है, उत्कृष्ट तापीय स्थिरता, वायुमंडल में, यह 1000 ℃ ऑक्साइड में गर्म नहीं होता है । CBN में फेरोग्रुप धातुओं के लिए अत्यंत स्थिर रासायनिक गुण हैं। हीरे के विपरीत, जो स्टील के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त नहीं है, CBN को स्टील उत्पादों को खत्म करने और पीसने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है। उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध के अलावा, CBN कोटिंग का उपयोग अपेक्षाकृत उच्च गति पर ताप प्रतिरोधी स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातु और कठोर स्टील को संसाधित करने के लिए किया जा सकता है। यह उच्च कठोरता, कार्बोनेटेड शमन सामग्री और सी-अल मिश्र धातु के साथ हार्ड रोलर्स को काटने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है जो उपकरण पहनने के लिए बहुत गंभीर है। सीवीडी और पीवीडी विधियों का उपयोग मुख्य रूप से कम दबाव वाले गैस चरण द्वारा CBN पतली फिल्मों को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। CVD में केमिकल ट्रांसपोर्ट PCVD, हॉट वायर असिस्टेड हीटिंग PCVD, ECR - CVD इत्यादि शामिल हैं। PVD में रिएक्टिव आयन बीम प्लेटिंग, रिएक्टिव इलेक्ट्रोलस प्लेटिंग, लेजर इलेक्ट्रोलस आयन बीम असिस्टेड डिपोजिशन इत्यादि हैं। CBN की संश्लेषण तकनीक में अभी भी बुनियादी अनुसंधान और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी में बहुत काम करना है, जिसमें प्रतिक्रिया तंत्र और फिल्म बनाने की प्रक्रिया, प्लाज्मा निदान और बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण, सर्वोत्तम प्रक्रिया की स्थिति का निर्धारण, उच्च दक्षता वाले उपकरणों का विकास आदि शामिल हैं। ।

कार्बन नाइट्राइड में हीरे के बराबर या उससे अधिक कठोरता हो सकती है। कार्बन नाइट्राइड संश्लेषण की सफलता आणविक इंजीनियरिंग का एक उल्लेखनीय उदाहरण है। सुपर हार्ड सामग्री के रूप में, कार्बन नाइट्राइड में कई अन्य मूल्यवान भौतिक और रासायनिक गुण होने की उम्मीद है।