由于中國實行積極穩(wěn)健的宏觀經濟政策，國民經濟快速增長，硬質合金需求也因此高速增長。在硬質合金需求增長的同時，產量也在不斷增加，從2006年的1.45萬噸增長到2011年的2.4萬噸，年復合增長率達到10.60%。

硬質合金具有很高的硬度、強度、耐磨性和耐腐蝕性，被譽為“工業(yè)牙齒”，用于制造切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件，廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域，伴隨下游產業(yè)的發(fā)展，硬質合金市場需求不斷加大。并且未來高新技術武器裝備制造、尖端科學技術的進步以及核能源的快速發(fā)展，將大力提高對高技術含量和高質量穩(wěn)定性的硬質合金產品的需求。據前瞻網分析，從《2013-2017年中國硬質合金行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》中預計到2015年我國硬質合金的產量將到達3萬噸，工業(yè)總產值達到約230億元。

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韓國YesTool公司推出的“KRUZ”硬質合金機夾孔加工刀具，采用了硬質相晶粒分別為0.2+0.5+0.8μm的混合型高鈷(13%)超細晶粒度基體，使刀具基體材料的強度和硬度都有較大的提高，配以接近整體型鉆頭強度的機夾刀片幾何結構和夾緊方式以及獨創(chuàng)的鉆尖設計和高性能的氮化鈦(TiN)與氮鋁化鈦(TiAlN)納米物理涂層(PVD)，不僅適用于加工軟質到硬質工件，甚至對極難加工的特殊材料工件，都能體現出優(yōu)秀的切削性能。 本文來自Kaixin100

瑞典山特維克可樂滿公司(SandvikCoromant)新推出的鋼材車削牌號GC4225、GC4235，采用了超細晶粒的梯度硬質合金基體，配以氮碳化鈦中溫化學涂層(MT-CVD)和細晶柱狀a-Al2O3化學涂層，表面則采用消除表面應力的后處理工藝，即通過噴丸處理去掉前刀面CVD涂層的拉應力表層(TiN)，使露出表面的Al2O3的拉應力下降40%，內層涂層的應力下降20%，顯著改善了刀片的抗微崩刃性能和抗剝落能力，在提高刀刃完整性和可靠性的同時還提高了涂層表面的光潔度，降低了刀片與切屑之間的粘結性。GC4225可覆蓋從粗加工到精加工80%的應用領域，與一般的P25刀片比較刀具壽命可提高60%，生產效率提高33%，為鋼件加工的首選牌號。株洲鉆石切削刀具股份有限公司繼兩年前推出用于鑄鐵加工的YBD系列黑金剛牌號后，新推出的用于鋼材加工的第二代黑金剛系列牌號——YBC152和 YBC252也采用了表面富鈷的梯度硬質合金基體材料，配以厚層的纖維狀TiCN和細晶粒Al2O3的CVD涂層，具有極強的抗塑性變形能力和刃口強度，特別適合鋼材的高速加工。新一代黑金剛牌號刀片在相同切削條件下，可提高切削速度25%以上；在同樣切削速度下，刀具壽命可提高30%以上。在本次展會上推出表面富鈷梯度硬質合金基體材料新牌號的還有：美國Kennametal公司的通用材質牌號KU30T、Valenite公司的加工不銹鋼牌號VP5535、以色列ISCAR公司的適用于高速加工的改進型Al2O3MT-CVD復合涂層“a-TEC”系列(如：IC9150、IC9250、IC9350)牌號等。 copyright kaixin100

在硬質合金中添加少量的元素可強化材料的硬質相和粘結相、凈化晶界并顯著提高材料的抗彎強度和沖擊韌性。日本住友電工硬質合金株式會社推出的ACE系列涂層牌號(AC700G、AC2000、AC3000)，采用了加鋯(Zr)的硬質合金基體材料，使新牌號基體材料的紅硬性大幅度提高。日立工具技術株式會社新推出的HG系列涂層新牌號(HG8010、HG8025)則采用了所謂“三重鋯效果”的CVD涂層新技術，其“第一重鋯效果”就是在硬質合金基體材質中添加了鋯(Zr)元素，以提高基體的抗高溫變形能力；“第二重鋯效果”則是用細晶柱狀的鋯(Zr)涂層取代通常的MT-TiCN涂層，從而提高了涂層的抗氧化性；“第三重鋯效果”則是在涂層表面涂覆一層白色的鋯(Zr)涂層，以提高刀具表面的潤滑性、耐熱性和抗剝落性。這種新型涂層牌號刀片具有良好的耐熱性，特別適用于高效加工，與傳統(tǒng)刀片相比，可提高加工效率150%，降低加工成本20～30%。

超細晶粒硬質合金得到了越來越廣泛的采用。除上述幾家公司的新牌號采用了超細晶粒硬質合金基體外，Kennametal公司推出的新牌號KC5525、KC5510也采用了晶粒細化的高鈷硬質合金基體，擁有鈷含量達10%的超級細化晶粒的硬質合金基體，配以高鋁含量的TiAlNPVD涂層，使刀具在斷續(xù)切削時具有很高的刃口韌性的同時，又具有極強的抗熱變形能力。ISCAR公司推出的用于整體硬質合金立銑刀的“AL-TEC”涂層系列(如：IC900、IC903、IC908、IC910等)牌號，同樣采用了超細晶粒硬質合金基體，配以高鋁含量TiAlN(PVD)涂層，使其在銑削加工硬度高達60～62HRC的淬硬鋼時，與原有的IC903牌號相比，刀具壽命提高150%。Valenite公司的用于鑄鐵高速車削加工的VP1595牌號，也是在超細晶粒硬質合金基體上，采用MT-CVD涂覆18μm厚的TiCN/Al2O3/TiC涂層，后刀面則涂覆了一層灰色的TiC，以便于觀察刀具刃口的磨損情況和刀片轉位，該牌號在粗加工球墨鑄鐵時，加工效率比其它K05～K10牌號提高50%。 Kaixin100內容管理系統(tǒng)

從上述新牌號可以看出，伴隨著基體材料性能的改進和提高，刀具涂層技術取得了更為迅猛的發(fā)展，中溫化學涂層、柱狀a-Al2O3化學涂層、高性能物理涂層、新型原子涂層、納米結構涂層、黃色三氧化二鋁化學涂層、白色鋯涂層、高鋁含量TiAlN涂層、TiSiN涂層、CrSiN涂層、AlCrSiN涂層、TiBON涂層等大量新型涂層呈現多樣化和系列化的趨勢，使硬質合金材料新牌號層出不窮，大大提高了硬質合金刀具的切削加工性能。 Kaixin100網絡，Kaixin100

瑞典山高(SECO)公司繼兩年前推出TP1000、TP2000、TP3000三個高性能ISO-P類硬質合金涂層牌號后，新推出了號稱“新行業(yè)標準”的TP2500通用型ISO-P類硬質合金涂層新牌號，它是在山高公司新一代Triple-Zero基體材質上，采用了被稱為DurAtomic的涂層技術而形成的全新的硬質合金涂層牌號。DurAtomic涂層的a-Al2O3由原子長成，與通常的CVD涂層所生成的a-Al2O3相比，DurAtomic涂層具有更高的耐磨性和韌性。TP2500被設計成普通鋼件車削(ISOP15～P30)的首選牌號，也可作為ISOM20和ISOK30的補充牌號。據山高公司技術人員介紹，新的TP2500刀片可提高加工效率50%以上，提高刀具壽命300%以上。

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德國藍幟金屬加工技術集團倍銳特公司(LMT-BOEHLERIT)利用中溫化學涂層技術開發(fā)出了“黃色氧化鋁復合涂層”技術，結合該公司新開發(fā)的Durotec齒狀過渡層技術，使黃色氧化鋁涂層和過渡層間在具有極好的粘合性的同時，又具有良好的散熱性，并推出了SteeltecLC215K和LC225K系列刀片牌號。SteeltecLC215K在切削鋼材時可以達到300m/min以上的切削速度，刀片壽命比現有其它刀片提高了30%。而SteeltecLC225K則在LC215K的基礎上進一步提高了刀片的韌性，使刀片使用壽命在原有的基礎上又延長了30%。

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納米結構涂層(Nanocoating)技術迅速發(fā)展的涂層新技術，其涂層材料的晶粒度一般都在100nm以下，具有良好的切削性能。這次展會上，國內、外多家公司都有納米結構涂層新牌號推出。日本住友電工硬質合金株式會社推出的超級ZX涂層牌號(ACP200、ACP300、ACK300和AC530U)，采用了相互交疊的總層數達1000層的超薄TiAlN與AlCrN納米級涂層，每層涂層的厚度約為10納米，大幅度提高了涂層表面的硬度和抗氧化性。與傳統(tǒng)的TiAlN涂層相比，超級ZX涂層的硬度提高了40%，開始氧化溫度也提升了200℃，從而提高刀具的加工效率1.5倍；在相同切削條件下，提高刀具壽命2倍。推出納米結構涂層新牌號的還有日本日立株式會社，該公司新推出的納米涂層ATH、ACS系列牌號與通常的TiAlN(PVD)涂層牌號相比，具有更高的硬度和耐氧化性，其耐氧化溫度達到1100℃，顯微硬度達到3600HV，可適用于從預硬鋼到淬火鋼的高速干式切削加工。株洲鉆石切削刀具股份有限公司新推出的納米結構nc-TiAlN涂層新牌號(YBG102、YBG202、YBG302和YBG203)是在超細晶粒硬質合金基體表面涂覆2～4μm的納米TiAlN，該系列牌號覆蓋了鋼、不銹鋼、鑄鐵、耐熱合金、高溫合金、鈦合金等大多數材料的車削和銑削加工，具有廣泛的適應性。 內容來自kaixin100

在涂層中，通過晶粒細化技術來提高涂層表面光潔度，使涂層表面光滑，以提高涂層刀具抗摩擦、抗粘結的能力也是涂層技術發(fā)展的一個方向。日本三菱綜合材料株式會社推出的高效加工鋼材的專利技術UC6110超級涂層硬質合金牌號，前刀面為由抑制結晶生長的細至納米級的TiCN與抑制結晶生長的納米級三氧化二鋁構成的納米結構CVD涂層，具有極高的韌性和超強的耐磨損性，外表面為一層黃色的特殊Ti金屬化合物，使涂層表面平滑化。后刀面為黑色的超平滑涂層，以確保刀具磨損的穩(wěn)定性。住友電工硬質合金株式會社新推出的超級FF涂層牌號(AC410K、AC610M、AC630M、ACP100、ACK200)，是在專用的硬質合金基體上，涂覆超細晶粒的TiCN，提高了涂層與基體的結合力，再在其上涂覆超細超平滑化的FF鋁基膜，使表面硬度提高了30%，表面粗糙度降低了50%，與通常的材質相比，可提高加工效率1.5倍，提高刀具壽命2倍以上。 Kaixin100網絡，Kaixin100

從這次展會所推出的硬質合金刀具材料新牌號可以看出，當前硬質合金刀具材料牌號正向著兩個相反的方向發(fā)展，一方面，通用型牌號的適用面越來越廣，通用性越來越強。另一方面，專用型牌號越來越具有針對性，更加適應被加工材料和切削條件，從而達到提高切削效率的目的。如：美國Kennametal公司推出的新的KU系列(KU10T、KU25T、KU30T)牌號就具有非常廣泛的通用性。其中，KU10T和KU25T采用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質合金基體，并配以高含鋁量的TiN+TiAlN復合PVD涂層；而KU30T則采用了韌性極好的富鈷層梯度硬質合金基體，配以TiN+TiCN+TiN復合CVD涂層。新的KU系列牌號可廣泛適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金和硬材料的車削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新推出的KC5510和KC5525則是專為高效率加工高溫合金而設計的牌號，晶粒細化的高鈷硬質合金基體，配以高性能的TiAlNPVD涂層，使刀片具有極強的抗熱變形能力，可以比其它PVD涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式會社推出的T6000系列牌號(T6020、T6030)，則是專為不銹鋼車削加工開發(fā)的CVD牌號。ISCAR公司推出的專用于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的DO-TEC涂層牌號(DT7150)，采用了Al2O3-MTCVD內涂層加TiAlNPVD外涂層的復合涂層技術，具有極高的耐磨性及抗剝落性。 Kaixin100內容管理系統(tǒng)

從本次展會可以看到，金剛石CVD涂層刀具的性能又有了進一步的提高，產品覆蓋了可轉位刀具和整體硬質合金刀具。廈門金鷺特種材料有限公司展出了新開發(fā)的“青霜”系列超細結晶金剛石涂層立銑刀。與通常的金剛石涂層相比，“青霜”系列金剛石涂層為超細結晶，平均粒度<1μm，涂層表面更加光滑，刀具壽命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了適用于石墨電極和銅電極加工的超微粒結晶金剛石涂層銑刀，結晶粒度為1μm，涂層厚度6～20μm，使刀具的刃口更加鋒利，減少切削中的粘結，降低了工件表面的粗糙度。美國SGS刀具公司則推出了非晶體的金剛石(AmorphousDiamond)涂層立銑刀，用以加工最具磨損特性的材料。刀具表面是沿著刀具曲面精確形成的晶瑩光滑的厚度約為1μm的非晶體金剛石薄膜，其最顯著的特點是使刀具在具有金剛石極高的抗磨損能力(表面硬度達60～90GPa)的同時，又具有光滑的刀具表面，降低了刀具表面與工件的摩擦，從而大大降低了切削溫度。此外，非晶體金剛石涂層的另一大特點是對刀具基體材質沒有特殊要求，可在任何材質的刀具基體表面涂覆，其涂覆溫度僅為150℃。據介紹SGS非晶體金剛石刀具可比AlTiN涂層刀具的壽命長6倍。 Kaixin100內容管理系統(tǒng)

納米及超細結構硬質合金將成為未來技術發(fā)展的新方向。普通結構硬質合金的耐磨性與韌性相互排斥，協(xié)調這種矛盾一直是硬質合金研究方面焦點。研究發(fā)現，在硬質合金粘結相含量一定的情況下，當碳化鎢(WC)晶粒度減小到0.8μm以下時，不僅合金的硬度提高，而且強度也有提高，隨著晶粒度的進一步減小，提高幅度更加明顯。
     這種兼有高硬度和高強度的硬質合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷鑄鐵等)時顯示出優(yōu)異的使用性能。WC-10Co超細硬質合金的硬度(HRA)可達到93，橫向斷裂強度大于5000MPa。納米及超細晶粒硬質合金具有普通硬質合金不可比擬的優(yōu)越性能，滿足現代加工工業(yè)以及特種應用領域對新材料加工要求的能力大副提高。納米及超細結構硬質合金的這種“雙高”(高耐磨性、高韌性)性能，特別適用于制造適應高負荷、高應力磨損、銳利、剛性好工具和模具，如印刷電路板(PCB)微鉆、V-CUT刀、銑刀等。

     關于納米及超細結構硬質合金的晶粒度問題，目前沒有統(tǒng)一的標準。一般認為，晶粒度小于0.5μm的硬質合金為超細硬質合金，晶粒度小于0.2μm的硬質合金為納米硬質合金。在這方面，瑞典Sandvik和德國粉末冶金協(xié)會的分級標準相對權威。
    20世紀90年代以來，圍繞細化晶粒，制取超細乃至納米結果硬質合金的研究開發(fā)已經成為世界硬質合金技術領域的一大熱點。美國Rutgers大學于1989年率先研制成功納米結構硬質合金并取得專利。納米結構硬質合金的問世，是硬質合金領域中具有劃時代意義的重大突破，為解決硬質合金強度和硬度之間的矛盾開辟了新的途徑。

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