自2005年在EMO展覽會(huì)上宣布在采用PVD工藝涂覆Al2O3涂層方面取得突破以來，荷蘭Hauzer公司已經(jīng)和世界主要工具制造商在該涂層的性能測試方面進(jìn)行了一系列合作。測試結(jié)果證實(shí)了早先發(fā)表在Hauzer For You 10雜志上的涂層成果：用PVD工藝涂覆的Al2O3涂層具有卓越的粘結(jié)性、穩(wěn)定的化學(xué)性能、在溫度高達(dá)1100℃時(shí)優(yōu)異的抗氧化能力、良好的抗月牙洼磨損能力和很高的韌性。

工藝過程說明

這種新的涂層系統(tǒng)采用了混合涂層技術(shù)來實(shí)現(xiàn)涂層的沉積。該技術(shù)將陰極電弧蒸發(fā)與電子管磁控濺射結(jié)合在同一工藝過程中。電弧蒸發(fā)沉積的TiAlN涂層在涂層系統(tǒng)中起到粘結(jié)層的作用，并（或）為涂層系統(tǒng)提供所需的抗磨損能力；Al2O3涂層則為系統(tǒng)提供高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

在一個(gè)典型的混合涂層系統(tǒng)中，安裝了幾個(gè)電弧和磁控電子管濺射陰極。在進(jìn)行沉積之前，將工件加熱到工作溫度，系統(tǒng)壓力降至基壓。工件經(jīng)過氬氣等離子清洗或金屬離子浸蝕處理后，進(jìn)行等離子電弧沉積涂層，并在該涂層之上用PVD法通過置于氬－氧混合氣體中的金屬靶濺射沉積Al2O3涂層。此外，Al2O3涂層也可以無需基層而作為單獨(dú)涂層應(yīng)用于一些特殊加工場合。Al2O3涂層是采用Hauzer公司的T模式沉積技術(shù)進(jìn)行沉積的。T模式技術(shù)的特色在于獨(dú)特的濺射陰極設(shè)計(jì)與最優(yōu)化的氣體分配系統(tǒng)相結(jié)合。環(huán)繞在基體周圍、由電磁線圈產(chǎn)生的封閉磁場提供了等離子體的高電離化——這是獲得要求的涂層性能所必需的。這項(xiàng)新技術(shù)的優(yōu)勢在于工藝易于控制，沉積過程具有很高的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。此外，其沉積速度（≥0.5微米/小時(shí)）完全可以滿足工業(yè)化經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的工藝周期要求。

涂層的應(yīng)用

Al2O3涂層廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金刀片，它的優(yōu)勢（如優(yōu)異的抗月牙洼磨損和抗熱裂性能）已廣為人知。通常采用CVD工藝在硬質(zhì)合金刀片上沉積Al2O3涂層。由于CVD工藝較高的沉積溫度會(huì)使硬質(zhì)合金中的碳化物變脆，導(dǎo)致刀片在金屬切削加工（主要是銑削加工）中的應(yīng)用受到限制。在對切削刃的韌性要求較高的加工應(yīng)用中，這種新的PVD Al2O3涂層工藝能以其較低的沉積溫度為用戶提供新的加工可能性。尤其在銑削不銹鋼或難加工材料時(shí)，與傳統(tǒng)的PVD涂層相比，新的Al2O3涂層系統(tǒng)的性能可提高2倍。

加工現(xiàn)場測試結(jié)果

最早的切削試驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在Hauzer For You 10雜志上，當(dāng)時(shí)Performa AlOx-H在EMO 2005展覽會(huì)上首次亮相。接著與其他主要工具制造商一起合作完成了更多的測試工作。下面介紹用Al2O3涂層刀具加工X5CrNi1810和42CrMo4V工件材料的試驗(yàn)結(jié)果及涂層照片。

試驗(yàn)1：工件材料：X5CrNi1810；刀具：硬質(zhì)合金涂層刀片；切削參數(shù)：vc=251.32m/min，f=0.15mm，ap=2.5 mm，ae=24mm；切削長度：600mm。

由PVD涂層刀片Performa Alox-H與傳統(tǒng)涂層刀片的壽命對比可見，PVD涂層刀片Performa Alox-H的壽命提高了2倍。

試驗(yàn)2：工件材料：42CrMo4V（DIN 1.7225）；刀具：硬質(zhì)合金涂層刀片；切削參數(shù)：vc=200m/min，f=0.25mm，ap=2.5mm，ae=20mm。

由PVD涂層刀片Performa Alox-H與傳統(tǒng)涂層刀片銑削42CrMo4V工件時(shí)刀片后刀面平均磨損量的對比情況可知，當(dāng)銑削長度為4000mm時(shí)，PVD涂層刀片Performa Alox-H的后刀面磨損比傳統(tǒng)涂層刀片顯著降低。