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        划时代MIRACLE涂层的进化

        日期:2016年12月22日 13:08

        划时代MIRACLE涂层的进化

        TECHNOLOGY ARCHIVE

        无愧于奇迹之名的产品

        开发过程中的挑战历史

        在TiN涂层为主流的1980年代后期,颠覆过往常识的含Al丰富的(Al,Ti)N涂层膜横空出世。这就是MIRACLE涂层。下面将带您去了解改变了硬质合金工具历史的MIRACLE涂层的进化历程。

         

        part 1担负公司命运而生的MIRACLE涂层

         

                               

           

            含A l 丰 富 的( A l , T i ) N 涂 层 膜“MIRACLE涂层”诞生于1987年。它是大型高速钢工具厂株式会社神户制作所工具事业部(现三菱综合材料明石制作所)在进军硬质合金工具领域之际开发成功的新型涂层膜。相对于如今司空见惯的深紫罗兰色涂层,当时的主流则是金色的TiN涂层。尽管对该涂层的技术充满了自信,但是公司内部还是抱着一丝不安的心情,“它真的能被市场所接受吗?”之后,该涂层在1988年的JIMTOF(日本国际机床展)上进行了样品展示,并先后于1990年以硬质合金钻头“MIRACLE钻 头” 、1 9 9 1 年 以 硬 质 合 金 立 铣 刀“MIRACLE立铣刀”进军硬质合金工具领域。MIRACLE立铣刀受到了“非常棒,从没见过这样的立铣刀”等好评,使我们的担心成为了多余,在“将产能提升到5倍”的指令下,公司采取了大增产体质。尤其是能够实现淬火后的模具材料加工这一点在业界引起了极大的冲击,这是以当时的常识所无法想象的。在淬火后以放电加工为主流的当时,通过在淬火后以切削方式一步完成加工,大幅缩短了模具制作的前置时间。这实在是创造奇迹的工具。有这样一个内幕故事,当时MIRACLE涂层的长寿命超出了公司内部的预期,导致出现了性能评估用的切削材料不够的情况。这一点至今仍是一个“困扰”,希望通过切削进行评估的涂层开发者与希望尽可能压缩成本的评估担当者之间展开了白热化的交涉。该MIRACLE立铣刀于1995年获得了日本机械学会技术奖。顺便说一句,当年一同获得该奖的还有“新干线Nozomi”。小小的立铣刀与新干线这样的庞然大物并列,这场面一定很有趣。

         

        PART 2 多样化MIRACLE涂层技术


                 

            凭借始祖MIRACLE涂层含Al丰富的(Al,Ti)N的最大特点,和为发挥这一特 性 提 供 支 持 的 丰 富 制 作 技 术 经 验 ,MIRACLE涂层技术开始展开到丰富多样的商品。例如60HRC以上的高硬度钢的加工。将如今在PVD涂层中广为采用的Si率先添加到涂层中的,应该是本公司率先开始的。添加了Si的(Al,Ti,Si)N涂层是对MIRACLE涂层的高硬度、高氧化起始温度的特点进一步加以完善的涂层,结合新开发的硬质合金母材和形状,使得60HRC以上的高硬度钢的加工成为可能。还有将(Al,Ti)N推广至高速钢工具领域的VIOLET涂层。对涂层业者来说,实际上高速钢是比硬质合金还要难以处理的材料。要发挥涂层的特性,最好是在尽可能高的温度下进行涂膜,但是温度超过550℃后,高速钢的硬度就会下降。因此必须在如此微妙的平衡中进行优化。从事VIOLET涂层产品开发的每一代担当者都曾遇到过这一难关,通过将其克服达到技术上的进化。笔者也曾因VIOLET钻头的开发而多次通宵作战,所开发出的商品至今仍受到好评,当时的辛劳如今都成为了美好的回忆。

         

        part 3 成为刀片、硬质合金钻头的主力技术
         

                               

            2000年,明石制作所成为三菱综合材料旗下的企业。MIRACLE涂层技术被迅速推广至刀片、硬质合金钻头等三菱综合材料的拳头产品。在当时,一说起刀片,则言必称CVD,PVD仅仅作为其补充而存在。但是,MIRACLE涂层凭借其性能与工具形状开发,没过多久便夺取了主力技术的宝座。尤其是VP15TF通过MIRACLE涂层性能与母材性能强强联手,发挥出优异的通用性,很快就成为了刀片的主力材质之一。这是至今仍深受好评的商品之一,甚至有“只要是VP15TF的提案就不会错”的说法。此外,MIRACLE涂层还被推广到了三菱综合材料所擅长的硬质合金钻头领域。尽管很遗憾明石制作所于1990年推出MIRACLE钻头并未形成热卖,但随着向当时开发的三菱综合材料的ZET1钻头、乃至新形状的WSTAR钻头的展开,MIRACLE涂层终于在硬质合金钻头领域开花结果。在整体立铣刀领域,也开发出了在(Al,Ti,Si)N中融入单相纳米结晶技术的IMPACT MIRACL涂层。并且,通过与三菱综合材料的硬质合金材料技术相互融合,IMPACT MIRACL立铣刀也已经推出市场。IMPACT MIRACL系列能够切削高速工具钢,这标志着我们已经迎来了“可以用工具加工工具的时代”。性开发进一步发挥高性能的涂层成为了主流。此外,涂层也不再只是单单一种涂层膜,而是通过丰富多样的涂层膜成分和不同技术的组合,不断加速进化。三菱综合材料将其最新的PVD涂层技术命名为“MIRACLE Σ”,向用户进行提案。这其中,SMART MIRACLE涂层是针对难切削材料加工用途而开发的涂层,其利用最新技术成膜的(Al,Cr)N类涂层在Ni基合金及Ti基合金等的加工方面拥有长寿命。还通过超平滑表面ZEROMIRACLE涂层诞生至今已28年。对PVD涂层提出的性能要求日益严苛。为继续响应顾客对“MIRACLE涂层”这一品牌的期待,并能够在今后继续推出令顾客满意的商品,我们正积极致力于技术的进一步发展。

        part 4 进一步进化的MIRACLE


                   

            近年,在PVD涂层领域,通过针对性开发进一步发挥高性能的涂层成为了主流。此外,涂层也不再只是单单一种涂层膜,而是通过丰富多样的涂层膜成分和不同技术的组合,不断加速进化。三菱综合材料将其最新的PVD涂层技术命名为“MIRACLE Σ”,向用户进行提案。这其中,SMART MIRACLE涂层是针对难切削材料加工用途而开发的涂层,其利用最新技术成膜的(Al,Cr)N类涂层在Ni基合金及Ti基合金等的加工方面拥有长寿命。还通过超平滑表面ZEROμ-surface来抑制粘结现象、降低切削阻力,从而实现了令人惊讶的高效加工。如果有机会,希望大家观察实物以了解其平滑性,进行实际切削加工来感受其性能。刀片方面,发布了铣削用MP61/MP71/MP91系列共6种材质。分别针对P、M、S类所要求的性能进行了优化,是能够满足各种需求的涂层材料群。对于 铣 削 加 工 的 磨 损 和 热 龟 裂 问 题 , 通过名为TOUGH-ΣTechnology的Al-TiCr-N类复合涂层加以解决。此外,在车削用途方面开发出了难切削材料用的MP90系列。以含Al丰富的(Al,Ti)N这一MIRACLE涂层的特点为基础推进开发,进一步提升了Al含量的涂层。在钻头方面,开发出通用材质DP1020。凭借针对硬质合金钻头而优化的Al-Ti-Cr-N类复合涂层,大幅降低了棱边磨损。进而利用超平滑表面ZERO-μsurface与独创的冷却孔形状TRI-cooling技术,降低了切削阻力,大幅改善了深孔加工时的排屑性能,实现了稳定的钻孔加工。

        爱上MIRACLE

           

            MIRACLE涂层诞生至今已28年。对PVD

        涂层提出的性能要求日益严。为继续响

        应顾客对“MIRACLE层”这一品牌的期

        ,并能够今后继续推出令顾客满意的

        我们正积极致力于技术的进一步

         

        开发总部 涂层开发小组组长 一宫 夏树

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        该资讯的关键词为:MIRACLE涂层  硬质合金钻头  日本三菱