刀具塗層及種類

一、塗（tú）層工藝
    刀具（jù）塗層技術通常可（kě）分為化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類。
    1．CVD技術（shù）被廣泛應用於硬質合金可轉位（wèi）刀具的表麵處理。CVD可實現單成份單層及多（duō）成份多層複合塗層的沉積（jī），塗層與基（jī）體（tǐ）結合強度較高，薄膜厚度較厚，可達7～9μm，具有很好的耐磨性。但CVD工藝溫度高，易造成刀具材（cái）料抗彎強度下降；塗（tú）層（céng）內部呈拉應力狀態，易導致刀具使用時產生微裂紋；同時，CVD工藝排（pái）放的廢氣、廢液會造成較大環境汙染。為解決CVD工藝溫度（dù）高的問題，低溫化學氣（qì）相沉（chén）積（PCVD），中溫化學氣相沉積（MT-CVD）技術相繼開發並投（tóu）入（rù）實用。目前，CVD（包括MT-CVD）技術主要用於硬質（zhì）合金可轉位刀片的表麵塗層（céng），塗層刀具（jù）適用於中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。
    2．PVD技術主要應用（yòng）於整（zhěng）體（tǐ）硬質合金（jīn）刀具和高速鋼刀具的表麵處理。與CVD工藝相比，PVD工藝溫度低（最低可（kě）低至80℃），在600℃以下時對刀具材料的抗彎強度（dù）基本無影響（xiǎng）；薄膜內部應力狀態為壓應力，更（gèng）適（shì）於對硬質合金精密複雜刀具的塗層；PVD工藝對環（huán）境無不利（lì）影響。PVD塗層技術已普遍應用於（yú）硬質合金鑽頭（tóu）、銑（xǐ）刀、鉸刀、絲錐、異形（xíng）刀具（jù）、焊接刀具等的塗層處理。物理氣相沉積（PVD）在工藝上主要有（1）真空陰極弧物理（lǐ）蒸發（2）真空磁（cí）控離子濺射兩種方式。

    （1）陰極弧物理蒸發（ARC）   真空陰極弧物理蒸發過程包括將高電（diàn）流，低電壓的電弧激發於靶材之（zhī）上，並產（chǎn）生持續的金屬離子。被離化的金屬離子（zǐ）以60～100eV平均能量蒸發出來形成高度激發的離（lí）子束，在含有惰性氣體或反應氣體的真空環（huán）境下（xià）沉積在被鍍（dù）工件表麵。真空陰極弧物理蒸發靶材的離（lí）化率在90%左右，所以與真空磁控離子濺射相比，沉積薄膜（mó）具（jù）有更高的硬度（dù）和（hé）更好（hǎo）的結合力。但由於金（jīn）屬離化過程非常激烈，會產生較多的有害雜質顆粒，塗層表麵（miàn）較（jiào）為粗糙。
    （2）磁控離子濺射（SPUTTERING）  真空磁控離子濺射過程中，氬離子被被加速打在加有負電壓的陰極（靶材）上。離子與陰極的碰撞使得靶材被濺射出（chū）帶有平（píng）均能量4～6eV的金屬離子。這（zhè）些金屬離子沉積在放於靶前方的被（bèi）鍍工件上，形成塗層薄膜。由（yóu）於金屬離子能量較低，塗層的結合力與硬度也相應（yīng）較（jiào）真空（kōng）陰極（jí）弧物理蒸發方式差一（yī）些，但由於（yú）其表麵質量優異被廣（guǎng）泛應用於有表麵（miàn）功能性和裝飾性的塗層領域中。

二、塗層種類
    由於（yú）單一塗層材料難以滿足提高刀具綜合機械性能的要求（qiú），因此塗層成（chéng）分將（jiāng）趨於多元化、複合（hé）化；為滿足不同的切削加（jiā）工（gōng）要求，塗層成分將更為（wéi）複雜、更具針（zhēn）對性；在複合塗層中，各單一（yī）成分塗層的厚度將越來（lái）越薄，並逐步趨於納米化；塗層工藝溫度將越來越低（dī），刀具塗層工藝將（jiāng）向更合理的方向發展。