涂層技術是提升
刀具性能的主要手段之一。通過涂層提高了切削刀具抗各種磨損的能力，延長了刀具的壽命，提高了被加工零件的表面
精度，也提高了切 削速度和進給速度，從而提高了金屬切削效率。今天，在切削刀具主流材料的硬質合金中，涂層硬質合金刀具占了80%，而其中CVD（化學涂層）又占了60％ ～65%，其余為PVD（物理涂層）。
N@PwC ( h!SsIy( 在CVD涂層方面，包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各種 化合物的多層復合涂層對改善涂層的綜合性能，如結合強度、韌性、耐磨性和抗磨性及耐腐蝕性具有良好的效果�，F(xiàn)在典型的VCDTiN（外層）+ Al2O3（中層）+TiCN（內層）多層式結構正在從涂層工藝上和涂膜的厚度上得到進一步改善。MTCVD（中溫化學涂層）因有較低的工藝溫度和較快的 沉積速率使得涂層與基體分界面上的脆性η相最小化，同時減少了在高溫CVD涂層中常見的由高溫導致的拉伸裂紋，因此，MTCVD TiCN涂層已成為CVD多層涂層中的一個主要構成，這種MTVCD已用于α- Al2O3涂層，如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等，提升了涂層與基體的結合強度和抗后面磨損、 前面磨損和抗粘附的能力。
*R S/ `a;, 在PVD涂層方面，也從單一的TiN或TiCN或TiAlN涂層發(fā)展到現(xiàn)在的復合涂層即硬涂層+軟涂層。為適應更高切削 速度和干式切削的要求，涂層刀具的紅硬性成為近幾年PVD技術的開發(fā)熱點。TiAlN的改進涂層AlTiN提高了
薄膜中Al的含量（Al含量大于 50%），提升了涂層的紅硬性、化學穩(wěn)定性和抗氧化的性能，如ISCAR的Al-IC910（加工鑄鐵和鋼）、Al-IC900、Al-IC930（加工 鋼、不銹鋼、硬鋼、鑄鐵、高溫合金等）。
bxh-#x
& M4)U
[v 現(xiàn)代刀具涂層發(fā)展的一個重要特征就是復合化，為了提高其綜合性能，涂層材料復合、涂層層復合以及 CVD與PVD復合，如ISCAR的DT7150（K05-K25）通過MTCVD Al2O3和PVD TiAlN復合涂層，提高了材質的綜合性能，用于高速加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵。而多樣化是刀具涂層發(fā)展的另一個趨勢，有各種氮化物、氧化物涂層材料，還有 TiB、SN涂層、金剛石涂層、立方氮化硼涂層等等。多樣化的深層次原因是專業(yè)化，即針對不同的需求采用不同的涂層，并能對涂層的組分、百分比、結構及厚 度在更大范圍內加以控制和改變，以適應不同的被加工材料和不同的切削條件，從而顯著地提高刀具的切削性能。如CrAlN涂層，以Cr元素替代Ti元素，具 有3200HV硬度和1100℃的氧化溫度，與TiAlN相比韌性更好，更適合斷續(xù)切削和難加工材料的加工；以Si元素代替Al元素的涂層可獲得用于硬切 削的TiSiN，也可獲得有潤滑性的CrSiN，更適合用于鋁、不銹鋼等粘附性強的材料加工。此外，涂層材料的細微化是現(xiàn)代刀具涂層發(fā)展的另一個令人關注 的趨勢，納米復合涂層正在越來越多的地方得到應用。在未來，刀具涂層將是一個系統(tǒng)的概念，即刀具涂層必須根據(jù)不斷變化的現(xiàn)代切削應用條件來進行系統(tǒng)的組 合，這是一種與傳統(tǒng)觀念中的“在刀具上涂覆一層薄膜”截然不同且復雜得多的系統(tǒng)工程方法，這需要我們進行系統(tǒng)思考。
Fvk=6$d2 6i nAnC@ I 刀具涂層進展概況
eoww N>-2C u=nd7:bv 現(xiàn)代切削面臨著不斷發(fā)展的高速、高效、高精加工要求和愈來愈多的高強度、高韌性、難切削等高能級材料，加之硬加工、干切削等切削要求日新月異， 使得切削刀材料難以滿足日趨復雜的綜合切削性能要求。若在材料的整體性能上去滿足要求，不僅在資源的利用上極不經(jīng)濟，同時在材料技術方面也是高難度，甚至 是難以達到的。考慮到切削過程表面作用是第一性的特點，就可通過材料表面改性技術的方法來賦予切削刀具的綜合切削性能。實踐表明，作為刀具材料表面改性技 術之一的化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）工藝技術，在現(xiàn)代切削刀具方面的應用取得了十分理想的效果。尤其是PVD，由于其工藝溫度低于 CVD，不會影響刀具基材的性能，且工藝方案的變化靈活，其應用日趨廣泛，已成為現(xiàn)代刀具制造的核心技術之一，由此可以說，現(xiàn)代刀具的發(fā)展成為了刀具涂層 發(fā)展的動力，并為其創(chuàng)造了非凡的發(fā)展空間,并幾乎將發(fā)達國家所有從事涂層設備制造和涂層服務的企業(yè)都吸引到國內來，形成了群雄并起的局面。這也就是為什么 近兩年來刀具涂層無論在數(shù)量上還是在技術水平上都得到快速發(fā)展的原因，并確實推動了我國涂層工藝技術和生產(chǎn)的發(fā)展。
W x-0Ip'9 hGD@v {/ 當前，單一涂層顯然已無法滿足現(xiàn)代刀具性能上的要求。高耐磨性、低摩擦系數(shù)的多元復合涂層、高韌性和抗沖擊性能的多層涂和梯度涂層、具有氧化膜熱障頂層和耐 熱及抗熱沖擊的復合涂層、具有耐磨、耐熱、低摩擦、高韌性等綜合性能的納米組份（顆粒）的多層涂、用于加工纖維增強復合材料的純金剛石涂層，以及各類屬專 有技術（專利）具有特殊功能的個性化涂層（如人體植入件涂層）等紛紛應運而生。另一方面，刀具涂層亦反作用于現(xiàn)代刀具，使現(xiàn)代刀具的技術水平不斷躍上新的 臺階，達到了相互促進，共同發(fā)展的效果。
5?H8?~&dz >+7{PF+sB 在涂層設備方面，高度的集成化、模塊化結構和智能化的運作，不僅實現(xiàn)了設備的現(xiàn)代化；同時使工藝精細、調節(jié)自如、高穩(wěn)定性和高可靠性，因而可做到涂層的精益生產(chǎn)和清潔（綠色）生產(chǎn)，這是確保現(xiàn)代切削刀具成為高技術性能產(chǎn)品的有效手段。
"v?F4&\ 8 1]''@oh{6U 可以預期，我國的刀具涂層在不久的將來會步入一個快速發(fā)展期，會出現(xiàn)越來越多的由我國自行涂層加工的高性能涂層刀具，在不斷地提高我國的切削加工技術水平，發(fā)展我國現(xiàn)代制造業(yè)方面，發(fā)揮越來越大的作用。
L3\#ufytb (Nc~l ^a 最新的刀具涂層發(fā)展
xRc+3Z= N ktfm 從1970年最先采用的CVD TiN/TiC/ TiCN 到1980年開始的PVD涂層技術，現(xiàn)代涂層技術現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用到刀具、
模具、零部件和裝飾產(chǎn)品上。采用涂層技術可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具獲 得優(yōu)良的綜合機械性能，從而大幅度提高
機械加工效率。因此，涂層技術與材料、切削加工工藝一起并稱為切削刀具制造領域的三大關鍵技術。相對現(xiàn)在廣泛應用的 TiC、TiCN、CrN、TiAlN、TiAlCN，為滿足現(xiàn)代機械加工對高效率、高精度、高可靠性的要求，下一代的涂層技術將向高性能涂層技術發(fā)展， 其開發(fā)的最新一代的高性能涂層專門針對高 檔刀具，尤其是硬質合金刀具；現(xiàn)代CNC機床的高精度、高速、大切削量加工刀具；干切削；高效率加工、大批量生產(chǎn)等場合。銑 刀和
齒輪滾刀上都有很好的表現(xiàn)。針對鉆孔刀而開發(fā)的復合涂層（TiN+DLC, TiCN+DLC，AlTiN+DLC）在原有涂層的基礎上加DLC涂層（類金剛石涂層），從而得到極為光滑的表面，降低摩擦系數(shù)，從根本上解決深孔加工 中的排屑問題而導致的孔徑尺寸超差現(xiàn)象的發(fā)生。AlTiN能降低加工扭矩50%以上，從而極大地提高刀具的性能，基于TiSi涂層材料，針對硬、難加工材 料的高速切削。
'v< v6vs 3\}u#/V b 高性能涂層在滾刀上的應用有含Si高性能涂層，專門 針對加工速度大于120m/min，要求高速、高效的批量生產(chǎn)的滾齒加工。涂層針對高速干切削；涂層針對中要求涂層。在一組加工速度為180m/min的 干切削滾齒加工實驗中，普通的AlTiN能生產(chǎn)的齒輪數(shù)為980個/把刀，而能生產(chǎn)的齒輪數(shù)為2000個，刀具壽命提高了1倍。
A^).i_&# _(g 0$vRP~ 涂層廠商應該在充分了解客戶的產(chǎn)品應用、需求、加工
參數(shù)、設備狀況的基礎上，根據(jù)客戶的實際情況提供客戶化的涂層參數(shù)設計，從而最大程度地發(fā)揮涂層的性能，達到刀具的最佳壽命，增強與客戶的溝通和協(xié)作，在實際的涂層服務過程中是極為重要的。
O'98OH+u Y910\h@V 減少切削污染
yC$m(Y12FN FW8Zpr!u 各種機電產(chǎn)品的過早失效破壞中約有70％是由磨損和腐蝕造成的，而這兩種失效方式都與材料的表面狀態(tài)（物理、化學和應力狀態(tài)等）密切相關。因此，提高這類材料使用性能的關鍵是提高其表面性能。
