一种高效铣削难加工材料的先进刀具涂层技术

项目概要

  本项目研发了一系列可高效铣削难加工材料的兼具高硬度、高韧性及强耐高温性能的先进刀具涂层,并在行业龙头企业实现产业化。研发过程获授权发明专利 18 项、实用新型专利10项,另申请发明专利18项，申请PCT国际专利1项。其中,核心专利“一种 Zr-B-O-N纳米复合涂层制备工艺，专利号:ZL201710106499.8”获2020年天津市专利金奖,并许可大连威钛克纳米科技有限公司实施生产。在该技术研发过程中，共计发表论文31篇(含SCI论文20篇),被授予2019年度天津市科技进步二等奖、2020年中国机械工业科技进步二等奖。项目的关键技术:1.首次采用"预氧化"机制研制含氧硼氮化锆复合刀具涂层。该技术的作用在于通过微观结构上的多尺度设计，将硼氮化物涂层高韧性、高耐磨性的优势与二氧化锆良好的抗氧化能力和热屏障功能相结合，提升Zr一B基刀具涂层的各项性能。2.首次提出“硼氮化物涂层成分反向设计”方法,反应沉积时通入少量氮气生成非晶BN相,再增大ZrB₂靶溅射功率，通过形成nc-(ZrB2,ZrOz)/a-BN纳米复合结构实现涂层的增韧与强化。3.采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术是本项目一

项技术创新，可低温沉积结构致密、表面光滑、内应力可调的高性能刀具涂层。

技术\产品市场分析

随着我国制造业的迅猛发展,刀具年使用量以25%的速度递增，新型涂层刀具的研发和应用大有可为。作为全球最大的机床工具生产国和消费国，中国的刀具市场为400亿左右,其中高端刀具市场约为150亿元。然而，我国刀具发展较慢，不得不依赖大量进口满足生产需求，未来急需发展新型高效刀具以实现结构调整和产业升级,摆脱低水平重复的发展模式。本项目研发的涂层加工费用约占刀具成本的30~50%，涂敷涂层后刀具使用寿命提高3倍以上,可大量节省刀具成本、提高加工效率，每年为应用企业节省刀具成本几千万元，具有可观的经济效益。预计在成立公司后1-2年内,国内市场占有率可达到10%，获得500万销售额及200万利润;在3-5年内,市场占有率持续增长至 30%，国际市场占有率达突破2%，销售额和利润额分别达 5000 万和 1000 万。此外,本项目还开发出许多新产品和服务条款,可为社会民众新增就业岗位,社会效益显著,具有广阔的市场前景。