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表面的功夫

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瀏覽:- 發布日期:2016-11-22 14:51:39【

柯博士刀具漫談系列之四:

- 漫談我國刀具涂層業的尷尬現狀

阿諾精密切削技術有限公司 柯亞仕 博士

一、別樣的回憶

 記得1999年我代表一家世界著名的刀具供應商G公司在北京機床展覽會上參展。當時我被參觀者問得最多的問題有二個:第一個問題是內冷硬質合金麻花鉆上的內冷孔是怎么制造出來的;第二個問題就是有些鉆頭為什么是金黃色。  

就在我一遍又一遍地重復著“這鉆頭表面金黃色的是TiN涂層,還有紫灰色、深灰色的是TiAlN涂層、TiCN涂層和一些復合涂層。這些涂層主要起提高刀具表面硬度、提高耐磨性、從而提高刀具壽命的作用。”時,我想,作為中國的刀具從業人員,我們要做的事的確很多。從那時起,我一直琢磨著,如何把中國的刀具涂層業發展起來。

 當時的情況是,上海工具廠幾年前率先購買了瑞士Balzers的涂層爐,也有個別企業購買了一、二臺國外的涂層爐,但是一般只為自己企業服務。另外,涂層的種類也無一例外的只是TiN涂層,沒有開發新的涂層品種。成都工具所成功研制并銷售了一些涂層爐,為中國刀具涂層的發展(尤其是涂層人才的培養)立下了汗馬功勞!但是,其涂層的質量和設備的可靠性與國際水平還有不小的差距。

 2000年我有幸為G公司在中國設立了刀具工廠,在車間里安裝了一臺小型的能涂TiN、TiAlN復合涂層的涂層爐。我們一邊在專業媒體上宣傳刀具涂層的基礎知識,一邊開始對外接受刀具涂層業務。一時間,業內人事對刀具涂層的興趣大增,有點起到“破冰”的作用。由于產能小、設備成本高等原因,當時我們定的涂層價格表也讓我現在不敢再看。

二、涂層在中國的興起

刀具涂層在中國的真正興起是最近五年的事,而且與阿諾刀具的努力密不可分!2002年阿諾刀具在蘇州工業園區成立。因為阿諾當時的主要業務是高檔刀具的專業修磨,其目標客戶是國內各制造業里的高端用戶。而這些用戶大多采用涂層刀具,所以必須解決刀具修磨后的再涂層問題。

很巧,我聽說長期從事涂層技術、留學瑞士的唐博士有意回國設立涂層中心。聯系上后我與唐博士很快在上海的虹橋賓館見面,并且具體商定了加快涂層項目的進程、與阿諾配套合作等事項。2002年7月,上海納微涂層與蘇州阿諾刀具幾乎同時對外開業。刀具專業修磨和專業涂層的專業外包業務開始在中國興起!

競爭是降低成本、提高服務質量、提升行業整體水平的有效手段。為了降低成本、縮短涂層的供貨期、增加涂層種類等,阿諾希望有更多的國際涂層公司來蘇州設廠,做阿諾的涂層供應商。

2002年秋天,德國最大的涂層設備制造商和涂層服務供應商CemeCon涂層公司的副總裁Stefan Esser博士因邀來到了我的辦公室。我們暢談了中國的刀具行業前景及刀具涂層的未來。在園區美麗的金雞湖邊的西餐廳里,我們一邊喝著新鮮的屋釀德國啤酒,一邊聊著涂層世界的爭斗風云。要知道CemeCon的當時策略是在國外只銷售涂層設備,不設立涂層服務中心,而涂層服務中心只設在德國國內。但一年多以后,ComeCon于2004年3月與國內的上市公司保變合資在蘇州工業園區、阿諾的同一個院子里設立了涂層服務中心!

2003年春我與Balzers的總裁也進行了溝通,希望邀請Balzers能早日來中國投資。Balzers要來中國設立涂層中心的消息至少在五年前就傳出,只是一直不見行動。接到我的邀請后,很快就派當時刀具涂層部的執行副總裁Anton Angehrn先生與我會面。會面在蘇州阿諾的辦公室進行。

Angehrn先生告訴我,Balzers也一直有到中國設廠的計劃,只是時間和地點還沒有確定。接到阿諾公司的邀請后,董事會十分重視,要加快來中國設廠的步伐,所以派他來中國盡快落實地點。當時,他們已選中了上海的嘉定,當然主要是因大眾及其配套廠的緣故。Angehrn先生當時問我,阿諾公司為什么選擇蘇州作為總部。聽了我的分析后,Angehrn先生改變了主意,也愿意到蘇州工業園區來設涂層廠,做阿諾的鄰居。

這次Balzers說干就干。Angehrn先生回去后很快又回到蘇州,又找廠房又找人,我當然極力幫助。空廠房找到了,首任總經理也定了,記得2004年初就對外開業了。

就在那段時期,擅長DLC涂層的比利時Baekert公司也落戶到蘇州工業園區,在離阿諾公司只有二公里距離的地方又來了新加坡的勝倍爾涂層,2005年就在阿諾公司辦公樓下進駐了來自瑞士的世界第二大涂層服務公司IonBond。

在短短的三年里,蘇州工業園區忽然成為了涂層的熱土、中國的涂層中心!

另外,也在這十年里,在蘇州、常州、上海、天津、東莞等地設立了為數不少的涂層中心。呼啦啦一陣子,國際上的主流涂層公司基本上都落腳了中國!

三、涂層的簡史

刀具涂層是指在刀具的表面涂上一層微米級厚的硬膜或軟膜,以提高刀具的耐磨性、降低摩擦系數等目的。

硬膜涂層技術起源于上世紀的五、六十年代,用CVD方法對硬質合金可轉位刀片進行TiN涂層以提高切削性能的實踐較早。但CVD技術的涂層溫度太高,不能用于高速鋼刀具的涂層。PVD方法的涂層溫度可以設定在80°C-480°C,所以,很好地解決了高速鋼刀具的涂層問題,但真正開始在市場上推廣的是八十年代。1980年在德國Stuttgart的展覽會上德國G公司首次展出了涂了TiN的金黃色高速鋼鉆頭,在刀具業里引起了很大的轟動。但當時普遍認為涂層成本太高,不可能得到推廣。

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刀片涂層

事實是,刀具(鉆頭、銑刀等)的TiN涂層在八十年代的歐美等工業國家里已被迅速推廣。九十年代出現了TiAlN及其復合涂層,也被迅速推廣。

到了現在,涂層的種類已經很多,其性能也大大提高。TiN, TiAlN, TiCN, TiC, CrN,TiAlSiN等等都是最常見不過的涂層品種,另部件的DLC已經全面推廣。

世界上做涂層爐的廠家原先往往是做真空爐的,因為涂層爐內的真空度要被抽得很高,高到0.01Pa,以防止空氣中的氧氣影響涂層質量。目前涂層爐做得最好的還是德國和瑞士一帶企業,也有幾家公司只專業提供爐子,但控制軟件等核心技術則由各制造企業自己開發。所以,當您看到不同涂層設備制造商的涂層爐外形一模一樣而又能和平相處時,請不要感到奇怪!

四、尷尬的現狀

過去一提起國產涂層,業內人事常取笑它說成是給刀具上色。在丹陽、溫州一帶有許多國產涂層爐用于高速鋼刀具、裝飾品的TiN金黃色涂層。經過十幾年的發展,國內涂層技術也有不小的進步,用于一般工件涂層、模具涂層的爐子已經可以自己制造。

刀具涂層對涂層技術要求比較高,競爭比較激烈。直到目前,用于刀具涂層的爐子與進口爐子相比差距還比較大。所以,高質量的涂層服務幾乎全是使用國外涂層公司的爐子。

就涂層服務而言,瑞士的Balzers無疑是中國的老大,而且是一支獨大,在中國已經有10幾個涂層中心。經過十幾年的投資,國內也已經有幾十家本土涂層服務公司,大部分采用進口爐子,部分采用國產爐子。由于涂層爐的昂貴,國內的涂層服務企業發展緩慢,還處于戰國時期、多而小的狀態。


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涂層爐里的刀具

市場呼吁第二名的出現。


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