對刀具進行涂層是機械加工行業(yè)前進道路上的一大變革，它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層耐磨的難熔化合物，從而使刀具的性能得到極大改善。經涂層的刀具可以提高加工效率、加工精度、延長壽命、降低成本，因而，受到世界各國普遍關注。

    現狀

    自20世紀60年代末第一代CVD氣相沉積TiC硬質合金刀片問世以來，涂層技術對硬質合金刀具的發(fā)展起了巨大的促進作用。20世紀80年代初PVD氣相沉積TiN在高速鋼刀具上成功應用，被譽為高速鋼刀具性能的一場革命。從此，涂層技術取得了飛速的發(fā)展，涂層工藝越來越成熟，涂層刀具應用范圍越來越廣泛。

    西方工業(yè)發(fā)達國家使用的涂層刀具占可轉位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%，新型的數控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂滿和美國肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達85%以上，美國數控機床上使用的硬質合金涂層刀片的比例為80%，瑞典和德國車削用的涂層刀具都在70%以上。日本、俄羅斯涂層技術開發(fā)和應用也走在世界前列。我國涂層刀具起步晚，但進步快，涂層網點遍布全國，不少城市都有自己的涂層中心，承接對外加工業(yè)務，廠礦也不甘示弱，國內幾家大的工具廠擁有涂膜機都在10臺以上，但多數應用在麻花鉆等低端產品上。德國等工業(yè)發(fā)達國家的涂層公司紛紛在我國安營扎寨，大搞涂層刀具對外加工。由于資源匱乏和機械加工的高效化，以及數控技術進步及難加工材料增多，涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動式向前挺進。

    涂層技術的新發(fā)展

    縱觀CVD、PVD技術的發(fā)展過程，可以發(fā)現幾個共同的規(guī)律。當第一代涂層產品進入市場后，首先要解決的是涂層設備的國產化問題，以滿足市場需要；其次是開發(fā)新一代的涂層成分，以提高刀具的加工效率；第三是研制多層涂層及控制技術，使被涂刀具表層具有多種材料的綜合力學性能，對切削、拉銑等不同加工對象實施個性化服務。涂層技術的新發(fā)展主要表現在以下三個方面：

    （1）膜系材料多元化
    目前應用最多的涂層物質是TiC、TiN、TiCN和Al2O3。當今在硬質合金涂層刀具中應用最多的TiAlN三元涂層，并可以通過調整Al元素的成份比例來獲得不同膜層性能。涂層材料由最初的TiC和TiN單層發(fā)展到現在的復合涂層。復合涂層及相關技術的出現，使涂層既可以提高與基體的結合強度，又具有多種材料的復合性能。近幾年開發(fā)的TiN/NbN、TiN/CNx等多元復合薄材料，使涂層刀具壽命有很大的提高。涂層工藝組合的多樣化帶來了TiAlN、TiAlCN、CrSiN等多元復合涂層，使刀具獲得高耐磨、低摩擦、熱穩(wěn)定好和抗氧化性能等優(yōu)良的綜合性能。（2）軟涂層
    高硬度是早期涂層技術開發(fā)追求的主要目標，然而并不是所有的材料都適合于硬涂層。如高強度鋁合金、鈦合金及某些貴重材料都不適合用硬涂層刀具加工，而軟涂層則較好地解決了上述材料的難加工問題。軟涂層主要有MoS2、WS2、TaS2等。
    （3）納米涂層
    近期美國學者開發(fā)出納米涂層刀具，這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合，以滿足不同功能和性能要求，設計合理的納米涂層，可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤滑性能，適用于高速干切削，尤其適于在數控機床上使用。具有一定代表性的是AlTiN晶粒與無定型的Si3N4納米組分構成的納米混合膜，其硬度可達到45GPa，膜層的穩(wěn)定性和抗氧化性可達1000℃。

    PVD、CVD將長期共存
    早在20多年前，PVD涂層投入工業(yè)生產以來，人們一直在探索用PVD代替CVD的問題，幾經周折，設想和實踐都成為泡影。
    盡管PVD有CVD難以比擬的優(yōu)點，也可以進行Al2O3以外的多種硬質涂層，但事實表明：CVD車、銑刀具還是優(yōu)于PVD。今后兩種涂層在切削刀具涂層中將長期共存和相互補充，并因各自優(yōu)點而在涂層產品中占據屬于自己的份額。兩種技術也可以相互結合，取長補短，如目前應用的PCVD涂層技術就是例證。

    涂層刀具的應用

    涂層技術目前廣泛應用于機械、電子、光學、航空航天、化工、輕紡及食品工業(yè)等各個部門。運用高科技手段不僅能沉積各類金屬和合金，還能沉積多種化合物，不僅能在金屬基體上沉積，而且在陶瓷、金剛石、玻璃甚至塑料等非金屬上沉積，可以毫不夸張地講，涂層技術已滲透到國民經濟各個領域，其作用和效能有目共睹，不管是國內還是國外機床工具博覽會上，人們都會看到品種繁多、方法各異的涂層工具，應用實例舉不勝舉。

    涂層中應注意的幾個問題：

    （1）理想的刀具材料
    用于涂層的刀具材料必須是理想的好材料，不能停留在合格的水平上。俗話說好鋼要用在刀刃上，目前刀具材料市場不規(guī)范，魚龍混雜，假冒偽劣猖獗。在選材、用材時應加強檢查，把好各道關卡，不然前功盡棄。
    （2）硬度檢查
    硬度不合適的刀具若涂層，涂層技術再高明也無濟于世。例如65HRC以下的高速鋼刀具，硬度大于68HRC的501鋼立銑刀，以及所謂的低合金高速鋼鉆頭，涂層效果就不一定好。通過適當的熱處理，將刀具硬度控制在客戶滿意的范圍內，再施以理想涂層，將是錦上添花。JB/T8365-96《氮化鈦涂層刀具技術規(guī)范》，要求高速鋼刀具涂層硬度≥2000HV，但目前市場上不少涂層產品達不到此值，往往是低硬度的裝飾鍍，或是涂層厚度達不到要求。
    （3）退磁
    涂層前應進行退磁處理，因為磁性會影響涂層效果。