創新十佳 | 贛州澳克泰工具技術有限公司
編者按：為推動行業自主創新和高質量發展，中國機床工具工業協會傳媒平臺對2024年度“自主創新十佳”和“產品質量十佳”進行專題宣傳報道，以期樹立品牌、提升價值。
贛州澳克泰工具技術有限公司是章源鎢業（股票代碼：002378）的全資子公司，自2007年成立以來，一直深耕于鎢產業鏈深加工領域，專注自有技術研發，不斷推進硬質合金產品向高精密、高附加值升級。公司主營產品包括高性能硬質合金涂層刀片及高性能硬質合金棒材，為客戶提供全套加工工藝和解決方案。在滿足國內用戶需求的同時，積極拓展海外業務，產品出口到歐洲、南美、東南亞等地區，出口業務占比達35%。
贛州澳克泰自主研發的AT202/AT210A金屬陶瓷刀片，獲得中國機床工具工業協會2024年度自主創新十佳稱號。
金屬陶瓷是一種由金屬或合金與一種或幾種陶瓷相所組成的非均質復合材料，這種材料在硬質合金行業通常指以TiCN/TiC/TiN為硬質相，添加Co和/或Ni作為粘接相。由金屬陶瓷材料制成的刀具產品具有高硬度、高耐磨性、高熱穩定性和良好的切削性能，廣泛應用于機械加工領域，特別是在數控車床、銑床等高精度加工設備上，用于加工各種金屬材料，如鋼、不銹鋼、鋁合金等。
目前市場上高端金屬陶瓷刀片由歐美或日韓占據主要份額。為打破國外技術壁壘，推動金屬陶瓷刀具國產化進程，澳克泰持續投入金屬陶瓷刀片的研發，由3名博士帶領50多名專業技術人員，經過長時間研究測試，開發出擁有自主知識產權的全新金屬陶瓷刀具，可在高端精密加工領域實現穩定高效加工。
產品技術特點及難點突破
該產品涂層結構設計基于密度泛函理論，通過第一性原理計算方法，并集成結構表征及性能測試實驗，分析了多元、多層復合結構涂層的成分、工藝、結構及性能間的相互關系，揭示了不同工藝對復合涂層界面的界面能（Eint）和界面分離功（Wsep）的作用規律，構建了多元、多層涂層界面生長理論模型，探明了調制周期及調制比與界面結構的相互關系，并建立了基于界面形成能和分離功設計多元、多層新型結構涂層的新方法。同時，利用電子云差分密度圖和彈性常數矩陣等模擬計算結果預測了多元、多層復合結構涂層的抗氧化性、熱穩定性、彈性模量和硬度等性能指標，且模擬計算的結果與實驗吻合良好，成功開發出PVD AlCrN/TiSiN、TiAlN/TiB2、TiAlN/TiN、TiAlN/TiAlSiN等高性能多元、多層復合結構涂層。
產品基材采用超細晶與復合粘接劑的組合，表層搭配組織連續變化、熱應力緩釋型功能層。涂覆納米交替復合涂層，可實現針對鋼件的高品質、高效率的精密加工。
在產品研發過程中，澳克泰技術團隊針對現行TiCN基金屬陶瓷材料存在的“強韌性能低、表面涂層沉積難、刀具構效匹配差”等關鍵難題，通過產學研用合作，強化技術創新與集成，歷時5年，自主研發出多項關鍵技術，如“固溶體成分結構精準調控”、“高溫精準固氮術”、“多氣氛梯度燒結工藝”、“精密壓制控形-燒結控性”、“多元、多層復合結構涂層智能設計及可控制備”以及“高效精密加工的切削數據庫”等。突破了TiCN基金屬陶瓷刀具材料的關鍵技術瓶頸，實現了TiCN基金屬陶瓷及其涂層刀具的智能化設計和工業化生產，產品具有高耐磨、抗高溫氧化、高強韌性特點，滿足航空航天、軌道交通、精密制造、新能源、電子信息等領域高端難加工零部件的整體切削需求。
采訪中了解到，為了解決均質TiCN基金屬陶瓷強韌性不足的問題，研發團隊以實現TiCN基金屬陶瓷內部“芯-環”結構以及與涂層界面精細調控為目標，利用膜基界面晶體學位相關系及物質傳輸原理，構建一種無芯環或弱芯環結構，獲得超細晶TiCN基金屬陶瓷功能梯度材料，可有效降低外環與芯相的錯配度，提高環芯相界面結合強度。與此同時，無芯環結構的設計可以提高合金的熱導率，實現高速切削條件下的優異熱傳導。隨后在其表面沉積具備高比例共格/半共格涂層，實現了涂層金屬陶瓷刀具的高膜基結合力和長壽命。
產品應用效果及產業化前景
近年來，面向高端裝備制造業創新發展的需求，澳克泰努力開發新型刀具材料及制備新工藝，強化技術創新與集成，突破多項關鍵技術，形成了一條完整的鈦基金屬陶瓷材料成套制備路線，解決了高硬度、高韌性TiCN基金屬陶瓷材料穩定制備的關鍵技術難題，實現了高品質TiCN基金屬陶瓷刀具與涂層材料的高效設計開發及產業化制造。
目前，贛州澳克泰工具技術有限公司已經形成了年產500萬片高效精密金屬陶瓷刀具的能力，產品廣泛應用于渦輪增壓器殼及軸體、通用機械、精密電子、鍛鑄延壽模具和新能源核心零件等領域的精加工中，在高性能、高效節能和綠色環保方面具有較好競爭優勢。
多家用戶在使用澳克泰AT202/AT210A金屬陶瓷刀具產品后表示，刀具使用壽命與同類進口品牌產品相當或更長，但使用成本得以降低，切削穩定性良好。
隨著新能源汽車、精細電子及增材制造業的快速發展，金屬零部件的表面精加工比重日益提升，對相關刀具的要求也越來越高。TiCN基金屬陶瓷刀具以其優異的性能在金屬精密切削加工中展示出獨特優勢，將更好地滿足重點及新興領域的應用需求。
作者：張芳麗（協會傳媒部）
