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摘要 近年來，高速切削搭配高硬度材料的使用是國內模具業者最近相當有興趣的加工技術，尤其針對輕薄短小之電子產品模具以及其交期之緊迫性，已有越來越多業者配合CNC高速工具機使用。使用抗磨耗超硬陶瓷薄膜這種硬膜的好處能提高工作效能外，尚有延長工、模具壽命之功用。最常被應用的材料是過鍍金屬的氮化物，如氮化鈦(TiN)、氮碳化鈦(TiCN)、氮化鋁鈦(TiAlN)，此類陶瓷材料大都有硬度高、熔點高、化學穩定性佳的優點 。 本文主要探討利用PVD多陰極電弧電漿法，被覆多層鍍層TiAlN的基本性質、顯微組織、磨耗特性、切削性質、高溫氧化性。同時考慮切削因素：切速、進給、切深、被切削材、铣削方式等影響性，然後使用NC綜合加工機進行乾式铣削實驗，並同時將鍍膜經快速退火爐進行氧化，並用XRD分析其不同氧化溫度材料的變化，再使用SEM觀察刀具鍍膜層與切削的磨耗程度。 前言 近年來，使用PVD蒸鍍低摩擦係數、高耐磨耗性之鍍膜具有優良的使用效果，各國對此項技術一直保有高度的興趣。低摩擦係數、高耐磨耗性的含碳金屬鍍膜，通常是在底材溫度約200℃至400℃時進行蒸鍍，因此特別適合應用於刀具與機械元件。開發新式的低摩擦係數、高耐磨耗性之鍍膜有許多方式，例如被覆TiC/TiCN/TiN多層結構或在類鑽碳膜鍍層上被覆MoS2，這些鍍層已成功地應用在切削刀具、成形模具等場合。 研究目的與動機 近幾年來以物理氣相沈積法(PVD)的方式，在高速鋼切削刀具或碳化鎢材料表面鍍上一層約3-5mm陶瓷材料，使刀具兼具有耐磨耗性及韌性特點，以提昇材料使用壽命的應用，在工業界已十分的普遍與受到重視。 理論基礎與文獻回顧-兩種鍍膜方法之比較  理論基礎與文獻回顧-兩種鍍膜性質之比較 1.選材： 化學蒸鍍－裝飾品、超硬合金、陶瓷。 物理蒸鍍－高溫回火之工、模具鋼。 2. 蒸鍍溫度、時間及膜厚比較  化學蒸鍍－1000℃附近，2~8小時，1~30μm(通常5~10μm) 。 物理蒸鍍－400~600℃，1~3小時，1~10μm 。 3. 物性比較 化學蒸鍍皮膜之結合性良好，較複雜之形狀及小孔隙都能蒸鍍；唯若用於工、模具鋼，因其蒸鍍溫度高於鋼料之回火溫度，故蒸鍍後需重施予淬火－回火，不適用於具精密尺寸要求之工、模具。 理論基礎與文獻回顧-碳化鎢基材特性(1) 碳化鎢具有下列幾項特點： （1）碳化鎢顆粒微小，具有優良耐微破裂特 性。 （2）鈷合金包覆碳化鎢顆粒，使其可承受壓縮 應力，增加耐脆性破壞強度。 （3）受冷卻收縮差異影響，發生壓縮變形前必 須超越Co 黏結層受 拉伸之局部預應力。 （4）冷卻時，Co 結構由FCC 變為HCP，可改 善黏結層局部延展性。 理論基礎與文獻回顧-碳化鎢基材特性(2) 影響WC-Co 合金強度的因素有： （1）黏結相含量及粒度。 （2）碳化物粒度、結著度。 （3）合金碳量、低碳合金有關之Co3W3C 析出。 （4）殘留壓縮應力。 （5）組織的缺陷、不純物的種類及含量等。 理論基礎與文獻回顧-各種鍍膜的基本性質 |
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