切削加工，刀具性能對切削加工效率、精度差齐、表面質量有著決定性影響。刀具性能兩個關鍵指標——硬度強度(韌性)之間似乎總存著矛盾耘炭，硬度高材料往往強度韌性低，而要提高韌性往往以硬度下降為代價。較軟刀具基體上涂覆一層或多層硬度高蔼紫、耐磨性好金屬或非金屬化合物薄膜(如TiC给措、TiN部逮、Al2O3等)組成涂層刀具廊蜒，較好解決了刀具存強度韌性之間矛盾，切削刀具發(fā)展一次革命扑诈。

　　涂層刀具近20年來發(fā)展最快新型刀具余二。目前工業(yè)發(fā)達國家涂層刀具已占80%以上圃匙，CNC機床上所用切削刀具90%以上涂層刀具。

涂層刀具秕肌、涂層材料及涂層方法

　　1炎蹬、涂層刀具特點

　　涂層刀具結合了基體高強度、高韌性涂層高硬度好唯、高耐磨性優(yōu)點竭沫，提高了刀具耐磨性而不降低其韌性。涂層刀具通用性廣骑篙，加工范圍顯著擴大蜕提，使用涂層刀具可以獲得明顯經濟效益。一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用靶端，因而可以大大減少刀具品種庫存量谎势，簡化刀具管理，降低刀具設備成本杨名。但刀具現(xiàn)有涂層工藝進行涂層后脏榆，因基體材料涂層材料性質差別較大，涂層殘留內應力大镣煮，涂層基體之間界面結合強度低姐霍，涂層易剝落，而且涂層過程還造成基體強度下降典唇、涂層刀片重磨性差镊折、涂層設備復雜、昂貴贾焊、工藝要求高马前、涂層時間長、刀具成本上升等缺點占赤。

　　2居截、常用涂層材料及性質

　　常用涂層材料

　　常用涂層材料有碳化物、氮化物嫩玻、碳氮化物六呼、氧化物客惨、硼化物、硅化物刨税、金剛石及復合涂層八大類數(shù)十個品種践赁。根據(jù)化學鍵特征，可將這些涂層材料分成金屬鍵型筏所、共價鍵型離子鍵型胧扇。

　　涂層材料性質

　　金屬鍵型涂層材料(如TiB2、TiC蜀悯、TiN牢贸、VC、WC等)熔點高镐捧、脆性低潜索、界面結合強度高、交互作用趨勢強愤估、多層匹配性好帮辟，具有良好綜合性能，最普通涂層材料玩焰。共價鍵型涂層材料(如B4C由驹、SiC、BN昔园、金剛石等)硬度高蔓榄、熱脹系數(shù)低、與基體界面結合強度差默刚、穩(wěn)定性多層匹配性差甥郑。而離子鍵型材料化學穩(wěn)定性好、脆性大荤西、熱脹系數(shù)大澜搅、熔點較低、硬度不太高饲肪。

　　這些涂層材料屋犯，用最多TiC、TiN塔苦、Al2O3滑期、金剛石以及復合涂層。

　　TiC耐磨性好医窖，能有效地提高刀具抗月牙洼磨損能力账阳，適合于低速切削及磨損嚴重場合；TiN涂層具有低摩擦系數(shù)蔽树，潤滑性能好狡氏，能減少切削熱切削力噪设，適合于產生融合磨損切削；Al2O3高溫耐磨性伍毙、耐熱性抗氧化能力比TiCTiN好唯乃，月牙洼磨損率低，適合于高速奋构、大切削熱切削；金剛石涂層硬度熱導性高拱层，摩擦系數(shù)很低弥臼，適合于有色金屬合金高速切削；而復合涂層綜合幾種涂層材料特點根灯，目前以雙涂層三涂層組合居多径缅。

　　3、常用涂層方法

　　目前常用涂層方法CVD(化學氣相沉積法)PVD(物理氣相沉積法)烙肺，其它方法如等離子噴涂纳猪、火焰噴涂、電鍍桃笙、溶鹽電解等還存較大應用局限性氏堤。

　　CVD法利用金屬鹵化物蒸氣、氫氣其它化學成分搏明，950～1050℃高溫下鼠锈，進行分解、熱合等氣星著、固反應购笆，或利用化學傳輸作用，加熱基體表面形成固態(tài)沉積層一種方法良稽。CVD法工藝要求高挥挚，而且由于氯侵蝕及氫脆變形可能導致涂層易碎裂、基體斷面強度下降坞裂，涂層硬質合金時還易產生脫碳現(xiàn)象而形成n相卜伟。近年來，苗隔、低溫CVD法PCVD法開發(fā)成功芙棚，改善了原有CVD工藝。

　　PVD法起步晚溺六、發(fā)展快数芝、溫度低(約300～500℃)，優(yōu)點很多伪给，但涂層均勻性不如CVD法改宅，涂層與基體結合不太牢固晒淮，涂層硬度比較低，涂層優(yōu)越性未得到充分體現(xiàn)姓迅。PVD法工藝要求比CVD法高敲霍，設備更復雜，涂層循環(huán)周期長丁存。目前常用PVD方法有低壓電子束蒸發(fā)(LVEE)法肩杈、陰極電子弧沉積法(CAD)、三極管高壓電子束蒸發(fā)法(THVEE)解寝、非平衡磁控濺射法(UMS)扩然、離子束協(xié)助沉積法(IAD)動力學離子束混合法(DIM)，其主要差別于沉積材料氣化方法以及產生等離子體方法不同而使得成膜速度膜層質量存差異聋伦。

涂層刀具發(fā)展方向

　　1夫偶、新型涂層材料

　　刀具涂層材料出現(xiàn)了很多新種類：TiCN基新涂層兼有TiCTiN涂層良好韌性硬度，比常用TiN刀具耐用度高2～4倍觉增。此外兵拢，以TiCN為基多元成分新涂層材料如(Ti，Zr)CN逾礁、(Ti说铃，Al)CN、(Ti议乐，Si)CN等紛紛出現(xiàn)奥憎。AlON涂層刀具產生月牙洼磨損極小。TiAlN有很高高溫硬度優(yōu)良抗氧化能力忙坡，涂層硬度高眉藤，抗氧化性能好，切削性能優(yōu)于TiN涂層邪笆，用于加工航天合金材料時刀具壽命可提高1～4倍琴邻。CrCCrN涂層無鈦涂層，可有效地切削鈦鈦合金以及鋁合金等其它軟材料熏尉。另外赂燎，Hf、Zr潜路、Ta碳化物與氮化物向膏，Hf、Zr罚午、Ti逞迟、N、Ta硼化物恕沫，Hf监憎、Zr纱意、Ti、Be氧化物等涂層材料均成功采用鲸阔。

　　值得一提美國Multi-ScientificCoating公司類金剛石碳涂層偷霉，使用熱陰極蒸發(fā)技術把碳沉積到刀具表面后，類金剛石碳涂層基體結合良好褐筛，有很多金剛石相似性能类少，有高耐磨性低摩擦系數(shù)。其它ZrN渔扎，TiZrN類金剛石膜涂層(DLC)應用范圍也不斷拓展瞒滴，主要用于加工有色合金。

　　氮化鋁鈦涂層也由原先常使用Ti0.75Al0.25N轉化為優(yōu)先使用Ti0.5Al0.5N赞警，Ti0.5Al0.5N涂層抗氧化溫度為700℃，空氣加熱會表面產生一層非晶態(tài)Al2O3薄膜虏两，可以對涂層起保護作用愧旦。

　　日本不二越公司開發(fā)出一種稱為SG新型涂層，它由TiN充贿、TiCN及Ti系膜三層組成锥桐，耐磨性優(yōu)于TiN涂層，且涂層與基體結合強度高差炮，表層為Ti系特殊膜層鳄砸，具有極好耐熱性。

　　瑞士還開發(fā)出一種稱為“MOVIC”軟涂層新工藝戴砍，即刀具表面涂復一層固體潤滑膜二硫化鉬惧圆，刀具切削壽命數(shù)倍增加，且能獲得優(yōu)良加工表面枯邓。其它硫族元素如WS2等軟涂層也取得了一定進展瘦镶。這些軟涂層加工高強度鋁合金貴重金屬方面有良好應用前景。

　　近年來掰媚，高硬度涂層開始出現(xiàn)澳坟。包括立方氮化硼(CBN)涂層、氮化碳(CNX)习棋、多晶氮化物超點陣涂層等孤殿。CBN涂層硬度達5200kgf/mm2，僅次于金剛石满俗，可有效切削淬火鋼其它難加工合金转捕。如果氮化碳(CNX)涂層能夠形成b-C3N4，理論上可以計算出其硬度將超過金剛石漫雷。已經有氮化碳合成報道瓜富。多晶氮化物超點陣涂層一種很有希望新型刀具涂層鳍咱，多晶TiN/NbNTiN/VN超點陣涂層硬度分別為5200kgf/mm25600kgf/mm2，超點陣涂層由于層內或層間位錯困難導致其硬度很高与柑。

　　2谤辜、涂層工藝方法

　　隨著涂層技術發(fā)展，出現(xiàn)了綜合PVDCVDPACVD法价捧，另外丑念，還有離子束濺射方法，能離子束輔助沉積技術(IBAD)也可用于涂層结蟋，離子束輔助沉積兼有氣相沉積與離子注入優(yōu)點脯倚。等離子輔助化學氣相沉積(PCVD)利用等離子體來促進化學反應，可使沉積溫度降低到200～500℃嵌屎。Sol-Gel法由于其自身優(yōu)點也越來越受到人們重視鸯流。

　　MT-CVD(溫化學氣相沉積)則一定程度上克服了一般HD-CVD(高溫化學氣相沉積)缺點，其沉積溫度低(700～900℃)滴督，沉積速度快址靶，涂層厚，工藝環(huán)鍍性好瘫碾，對于形體復雜工件涂層均勻乔盹，而且涂層附著力高，涂層內部殘余應力小奴爷，一種優(yōu)于HT-CVD涂層工藝方法叨剧。

　　涂層所用基體范圍也擴大，包括高速鋼擂门、硬質合金陶瓷都可以進行涂層秩旬。近幾年來陶瓷涂層硬質合金刀具發(fā)展迅速，特別Al2O3陶瓷由于其高化學穩(wěn)定性耐氧化性特別適用于高速切削自畔，陶瓷涂層所占比例較大惊也。

　　雖然刀具涂層工藝上獲得了長足發(fā)展，特別梯度涂層工藝遇患，但總體說來涂層技術有待進一步提高统台。

結論

　　涂層刀具較好解決了刀具強度韌性之間矛盾，大大提高了刀具耐用度切削速度啡邑。但存涂層易剝落贱勃，工藝復雜昂貴等缺點。刀具涂層材料用最多TiC谤逼、TiN贵扰、Al2O3、金剛石以及復合涂層。常用涂層方法CVD法PVD法戚绕。

　　新型涂層材料新涂層工藝方法不斷出現(xiàn)纹坐，特別新型高硬涂層以及軟涂層材料將會使涂層刀具應用將越來越廣。

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