[01649770]中高温自润滑多弧离子镀多元梯度工具涂层关键技术及应用

本项目主要利用复合物理气相沉积的方法在切削刀具或者冲压模具表面制备兼具高硬度,耐磨,高温自润滑作用的包括AlCrTiSiN/AlCrN在内的一系列多元多相多层梯度涂层。本项目制备的涂层在中高温（500 ℃）时由于自润滑而具备极为优异的摩擦磨损性能,其在高速切齿加工、高速铣削加工、高速钻削加工等的高速切削加工以及高速冲压过程中,发挥优异的耐破损性、耐磨损性。通过本项目中的成功实施,使得高速切削刀具以及精冲模具而能够在苛刻的中高温使用条件下高速切削和冲压,提高加工精度和生产效率,减少冷却液的使用,增加使用寿命,提高经济效率。 生产采用电弧离子镀+磁控溅射复合技术和复合高功率脉冲磁控溅射技术制备了一系列超晶格纳米复合涂层,包括AlCrTiSiN等纳米复合涂层和纳米超晶格涂层。经权威结构检测,其硬度高（超过40 GPa）、结合力高（LC2达85N）、摩擦系数低（最低达0.09）。以及具有优异的抗氧化腐蚀性能。经试验和实际使用效果得到,与常规的TiCN,TiN以及AlTiN涂层相比较,制备的纳米复合涂层切削刀具切削速度提高了50%,寿命提高了3-5倍,涂层冲压模具冲压速度增加了20%,使用寿命提高了40%。降低了被加工工件的表面粗糙度,提高了加工精度。实施日至2016年底,累计新增销售额和利润分别为：13730万元和8590万元;2015年初至2016年底,实施企业累计新增销售额和利润分别为：12510万元和7740万元。 目前,本专利技术作为高速切削精加工的关键性基础型专利已在德国普威特涂层（哈尔滨）有限公司、安徽多晶涂层科技有限公司、常州多晶涂层科技有限公司等多个涂层加工企业得到大批量生产应用,并在中航工业西南工具、中航工业天山重工、南京高精齿轮集团、华菱汽车、江淮汽车、奇瑞汽车等多家航空制造、汽车和高端机械制造企业进行成功运用,截至目前已直接为专利实施许可单位累计带来1.373亿元的新增销售收入和8500多万元的新增利润。有力推动了高速切削刀具涂层在汽车、重型装备、航空、精密机械等制造行业高速发展,全国刀具和模具市场额度将会在五年内突破百亿元规模,若更加高效、高性价比的涂层刀具和模具全面应用于机械制造、汽车工业、模具工业、纺织工业、地质钻探、航空航天等领域,市场份额即可达千亿元以上。因此,此项中高温硬质涂层技术的市场潜力巨大,预期效益可观。