刀具涂層及種類

自從20世紀60年代以來陷嘴，經(jīng)過近半個世紀的的發(fā)展类棍，刀具表面涂層技術(shù)已經(jīng)成為提升刀具性能的主要方法钟肴。刀具表面涂層，主要通過提高刀具表面硬度艘尊，熱穩(wěn)定性坪秒，降低摩擦系數(shù)等方法來提升切削速度，提高進給速度罚考，從而提高切削效率煞嫩，并大幅提升刀具壽命。

                                     圖一 PVD涂層刀具

一笼踩、涂層工藝
    刀具涂層技術(shù)通扯旱可分為化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類。
    1．CVD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具的表面處理嚎于。CVD可實現(xiàn)單成份單層及多成份多層復(fù)合涂層的沉積掘而，涂層與基體結(jié)合強度較高，薄膜厚度較厚于购，可達7～9μm镣屹，具有很好的耐磨性。但CVD工藝溫度高价涝，易造成刀具材料抗彎強度下降；涂層內(nèi)部呈拉應(yīng)力狀態(tài)持舆，易導(dǎo)致刀具使用時產(chǎn)生微裂紋色瘩；同時，CVD工藝排放的廢氣逸寓、廢液會造成較大環(huán)境污染居兆。為解決CVD工藝溫度高的問題，低溫化學(xué)氣相沉積（PCVD）竹伸，中溫化學(xué)氣相沉積（MT-CVD）技術(shù)相繼開發(fā)并投入實用泥栖。目前，CVD（包括MT-CVD）技術(shù)主要用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的表面涂層刹由，涂層刀具適用于中型厨刷、重型切削的高速粗加工及半精加工。
    2．PVD技術(shù)主要應(yīng)用于整體硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具的表面處理。與CVD工藝相比糙枚，PVD工藝溫度低（最低可低至80℃）彪选，在600℃以下時對刀具材料的抗彎強度基本無影響；薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力檐伞，更適于對硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層剂现；PVD工藝對環(huán)境無不利影響。PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆頭切拳、銑刀茁臀、鉸刀、絲錐孽倒、異形刀具堆因、焊接刀具等的涂層處理。

                              圖二 PVD涂層原理

物理氣相沉積（PVD）在工藝上主要有（1）真空陰極弧物理蒸發(fā)（2）真空磁控離子濺射兩種方式谤碳。
    （1）陰極弧物理蒸發(fā)（ARC）   真空陰極弧物理蒸發(fā)過程包括將高電流溃卡，低電壓的電弧激發(fā)于靶材之上，并產(chǎn)生持續(xù)的金屬離子蜒简。被離化的金屬離子以60～100eV平均能量蒸發(fā)出來形成高度激發(fā)的離子束瘸羡，在含有惰性氣體或反應(yīng)氣體的真空環(huán)境下沉積在被鍍工件表面。真空陰極弧物理蒸發(fā)靶材的離化率在90%左右搓茬，所以與真空磁控離子濺射相比犹赖，沉積薄膜具有更高的硬度和更好的結(jié)合力。但由于金屬離化過程非常激烈卷仑，會產(chǎn)生較多的有害雜質(zhì)顆粒峻村，涂層表面較為粗糙。
    （2）磁控離子濺射（SPUTTERING）  真空磁控離子濺射過程中锡凝，氬離子被被加速打在加有負電壓的陰極（靶材）上粘昨。離子與陰極的碰撞使得靶材被濺射出帶有平均能量4～6eV的金屬離子。這些金屬離子沉積在放于靶前方的被鍍工件上窜锯，形成涂層薄膜张肾。由于金屬離子能量較低，涂層的結(jié)合力與硬度也相應(yīng)較真空陰極弧物理蒸發(fā)方式差一些悄贴，但由于其表面質(zhì)量優(yōu)異被廣泛應(yīng)用于有表面功能性和裝飾性的涂層領(lǐng)域中悟唆。

                                                        圖三 PVD涂層刀具

 二、涂層種類
    由于單一涂層材料難以滿足提高刀具綜合機械性能的要求诈绷，因此涂層成分將趨于多元化拗辜、復(fù)合化；為滿足不同的切削加工要求怒央，涂層成分將更為復(fù)雜烤眉、更具針對性丘苗；在復(fù)合涂層中，各單一成分涂層的厚度將越來越薄子历，并逐步趨于納米化朦舟；涂層工藝溫度將越來越低，刀具涂層工藝將向更合理的方向發(fā)展稻便。

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