硬质合金的发展趋势
瑞典SandvikCoromant公司新推出的钢车削品牌GC4225和GC4235，采用超细晶粒的梯度硬质合金基体，具有中温化学涂层氮化钛碳化物(MT-CVD)和细晶柱状a-Al2O3化学涂层，表面采用后处理工艺消除表面应力。即通过喷丸处理去除前刀面上CVD涂层的拉应力表层(TiN)，使暴露在表面的Al2O3的拉应力降低40%，内涂层的应力降低20%，显著提高了刀片的抗微崩性和抗剥落性，提高了刀片的完整性和可靠性，提高了涂层表面的光滑度，降低了刀片与切屑的粘附性。GC4225可以覆盖从粗加工到精加工80%的应用领域。与通用P25刀片相比，刀具寿命可提高60%，生产效率可提高33%。GC 4225是钢材加工的首选。继两年前株冶金刚石刀具有限公司推出用于铸铁加工的YBD系列黑钻石品牌后，新推出的用于钢铁加工的第二代黑钻石系列品牌——ybc 152和YBC252也采用表面富钴的梯度硬质合金胎体材料，具有厚层纤维状TiCN和细晶粒Al2O3 CVD涂层，具有很强的抗塑性变形能力和切削刃强度，特别适合钢铁的高速加工。在同等切割条件下，新一代黑钻品牌刀片切割速度可提高25%以上；在相同切削速度下，刀具寿命可提高30%以上。本次展会上还推出了表面富钴的梯度硬质合金基体材料新品牌:美国Kennametal公司的通用材料品牌KU30T、Valenite公司的加工不锈钢品牌VP5535、以色列ISCAR公司的改进型Al2O3MT-CVD复合涂层“a-TEC”系列(如IC9150、IC9250、IC9350)。
在硬质合金中添加少量元素可以强化材料的硬质相和粘结相，净化晶界，显著提高材料的抗弯强度和冲击韧性。日本住友电气硬质合金株式会社推出的ACE系列涂层品牌(AC700G、AC2000、AC3000)使用含锆(Zr)的硬质合金基体材料，大大提高了新品牌基体材料的红硬性。日立工具技术有限公司新推出的HG系列涂层新品牌(HG8010、HG8025)采用了所谓“三重锆效应”的新型CVD涂层技术，其“第一锆效应”是在硬质合金基体材料中添加锆(Zr)，提高基体的高温抗变形能力；“第二锆效应”是用细晶柱状锆(Zr)涂层代替通常的MT-TiCN涂层，从而提高涂层的抗氧化性能；“第三锆效应”是在涂层表面涂覆一层白色的锆(Zr)涂层，以提高工具表面的润滑性、耐热性和抗剥落性。这种新型涂层刀片耐热性好，特别适合高效加工。与传统叶片相比，可提高加工效率150%，降低加工成本20 ~ 30%。
超细晶硬质合金已得到广泛应用。除了上述公司新品牌使用的超细晶硬质合金基体外，肯纳金属公司推出的新品牌KC5525和KC5510还使用钴含量为10%的超细晶硬质合金基体和高铝含量的TiAlNPVD涂层，使刀具在断续切削时具有较高的刃口韧性和较强的抗热变形能力。“AL-TEC”涂料系列(如IC900、IC903、IC908、IC910等。)也采用了超细晶粒硬质合金基体和高铝含量的TiAlN(PVD)涂层，使其与铣削硬度高达60 ~ 62 HRC的淬硬钢时性能相近。用于铸铁高速车削的Valenite公司的VP1595品牌，也是在超细晶硬质合金基体上用MT-CVD法镀上18μm TiCN/Al2O3/TiC涂层，背面镀一层灰色TiC，以便观察刀具刃口磨损和刀片分度情况。该品牌在粗加工球墨铸铁时比其他K05 ~ K60的加工效率更高。从上述新品牌可以看出，随着基体材料性能的改善和提高，刀具涂层技术取得了更加快速的发展。中温化学涂层、柱状a-Al2O3化学涂层、高性能物理涂层、新型原子涂层、纳米结构涂层、黄色氧化铝化学涂层、白锆涂层、高铝含量TiAlN涂层、TiSiN涂层、CrSiN涂层、AlCrSiN涂层、TiBON涂层等一大批新型涂层多样化、系列化，使得硬质合金材料新品牌层出不穷，大大提高了硬质合金刀具的切削性能。
瑞典SECO在两年前推出了TP1000、TP2000、TP3000三个高性能ISO-P硬质合金涂层品牌，并新推出了被称为“新行业标准”的TP2500通用ISO-P硬质合金涂层新品牌。它基于Seco的新一代三零矩阵材料，称为DurAtomic。耐久原子涂层的α-al2o 3从原子中生长。与CVD涂层制备的α-al2o 3相比，DurAtomic涂层具有更高的耐磨性和韧性。TP2500设计为车削普通钢件的首选(ISOP15 ~ P30)，也可作为ISOM20、ISOK30的补充品牌。据森科尔的技术人员介绍，新的TP2500刀片可以提高加工效率50%以上，刀具寿命300%以上。
德国兰芝金属加工技术集团LMT-BOEHLERIT利用中温化学涂层技术开发了“黄色氧化铝复合涂层”技术，并结合新开发的Durotec齿状过渡层技术，使黄色氧化铝涂层和过渡层具有优异的附着力和良好的散热性，并推出了钢CLC 215K和LC225K系列叶片品牌。SteeltecLC215K切割钢材时可达到300m/min以上的切割速度，刀片寿命比现有其他刀片提高30%。另一方面，SteeltecLC225K在LC215K的基础上进一步提高了叶片的韧性，将叶片的使用寿命延长了30%。
纳米涂层技术是一种发展迅速的新型涂层技术。涂层材料的晶粒度一般在100nm以下，具有良好的切削性能。本次展会上，国内外多家公司都推出了纳米结构涂料的新品牌。日本住友电气硬质合金公司推出的超级ZX涂层品牌(ACP200、ACP300、ACK300、AC530U)采用超薄TiAlN和AlCrN纳米级涂层，总重叠层数为1000，每层厚度约为10 nm，大大提高了涂层表面的硬度和抗氧化性能。与传统的TiAlN涂层相比，超ZX涂层的硬度提高了40%，初始氧化温度也提高了200℃，从而使刀具的加工效率提高了65438±0.5倍。在相同切削条件下，刀具寿命提高2倍。日本日立公司也推出了新品牌的纳米结构涂层。与通常的TiAlN(PVD)涂层品牌相比，新品牌的纳米结构涂层ATH和ACS具有更高的硬度和抗氧化性，其抗氧化温度达到1100℃，显微硬度达到3600HV，可应用于从预硬钢到淬火钢的高速干切削。株洲钻石刀具有限公司新推出的纳米结构nc-TiAlN涂层新品牌(YBG102、YBG202、YBG302、YBG203)是在超细晶硬质合金基体表面涂覆2 ~ 4微米纳米TiAlN。该系列品牌涵盖了钢材、不锈钢、铸铁、耐热合金、高温合金、钛合金等大部分材料的车铣加工，范围广泛。在涂层中，通过晶粒细化技术来提高涂层的表面光洁度和平滑度，从而提高涂层工具的减摩抗粘能力，也是涂层技术的一个发展方向。日本三菱材料株式会社引进的专利技术UC6110超涂层硬质合金品牌，前刀面是由抑制晶体生长的TiCN和抑制晶体生长的纳米氧化铝组成的纳米结构CVD涂层，具有极高的韧性和超强的耐磨性，外表面是一层黄色特种Ti金属化合物，使涂层表面更加光滑。背面采用黑色超光滑涂层，保证刀具磨损的稳定性。住友电工硬质合金株式会社新推出的超级FF涂层品牌(AC410K、AC610M、AC630M、ACP100、ACK200)是在特殊的硬质合金基体上涂覆超细晶TiCN，提高涂层与基体的结合力，再在其上涂覆一层超细超光滑的FF铝基膜。
从本次展会介绍的硬质合金刀具材料新品牌可以看出，目前硬质合金刀具材料的品牌在向两个相反的方向发展。一方面，通用品牌的使用越来越广泛，也越来越通用。另一方面，专用品牌越来越有针对性，更适合加工的材料和切割条件，从而达到提高切割效率的目的。比如美国Kennametal公司推出的新KU系列(KU10T，KU25T，KU30T)就有非常广泛的通用性。其中，KU10T和KU25T采用高韧性、高耐磨的硬质合金基体，并配以高铝含量的TiN+TiAlN复合PVD涂层；另一方面，KU30T采用韧性优良的梯度硬质合金基体和TiCN+TiCN复合CVD涂层。新的KU系列品牌可广泛用于钢、不锈钢、铸铁、非钛合金、高温合金和硬质材料的车削、镗孔、开槽、切削和车螺纹。公司新推出的KC5510和KC5525是专为高温合金高效加工而设计的。晶粒细小的高钴硬质合金基体和高性能TiAlNPVD涂层使刀片具有很强的抗热变形能力，与其他PVD涂层刀具相比可提高切削速度2倍以上。日本Tungaloy超硬工具有限公司推出的T6000系列品牌(T6020和T6030)是专门为不锈钢车削开发的CVD品牌。ISCAR公司推出的专门为灰铸铁和球墨铸铁高速铣削设计的DO-TEC涂层品牌(DT7150)，采用Al2O3-MTCVD内涂层和TiAlNPVD外涂层的复合涂层技术，具有极高的耐磨性和抗剥落性。
从本次展会可以看出，金刚石CVD涂层刀具的性能得到了进一步的提升，产品涵盖了旋转刀具和整体硬质合金刀具。厦门陆金特种材料有限公司展出了新开发的“双清”系列超细晶金刚石涂层立铣刀。与普通金刚石涂层相比，“双清”系列金刚石涂层是超细晶体，平均粒径为