刀具塗層及種類

一、塗層工藝
    刀具塗層技術（shù）通常可分為化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類（lèi）。
    1．CVD技術被廣泛應用於硬質（zhì）合金可轉位刀具的表麵處理。CVD可（kě）實現單成份單層及多成份多（duō）層複合塗層（céng）的沉積，塗（tú）層與基體結（jié）合強（qiáng）度較高，薄膜（mó）厚（hòu）度較厚，可達7～9μm，具有很好的耐（nài）磨性。但CVD工藝溫度高，易造成（chéng）刀（dāo）具材料抗彎（wān）強度（dù）下降；塗層內部呈拉應力狀態，易導致刀具使用時（shí）產生微裂紋（wén）；同時，CVD工藝排放的廢氣、廢（fèi）液會造成較大環境汙染。為解決CVD工藝溫度高的問題，低溫（wēn）化學氣相沉積（PCVD），中溫化學氣相沉積（MT-CVD）技術相繼開（kāi）發（fā）並投入實用。目（mù）前，CVD（包括MT-CVD）技術主要用於硬質合金可（kě）轉位刀片的表（biǎo）麵塗層（céng），塗層刀（dāo）具適用於中型、重型切削的高速（sù）粗加工（gōng）及半精加工。
    2．PVD技術主要應用於整體硬質合金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（dī）（最低可低至80℃），在600℃以下時對刀具材料（liào）的抗彎強度基本無影響；薄膜內部應力狀態（tài）為壓（yā）應力，更適於（yú）對（duì）硬質合金精密複雜刀具的塗層；PVD工藝對環（huán）境無不利影響。PVD塗（tú）層技術（shù）已普遍應用於硬質合金鑽頭、銑刀、鉸刀、絲錐、異形刀具、焊接刀（dāo）具等的塗層處（chù）理。物理氣相沉積（PVD）在工藝上（shàng）主要有（1）真空（kōng）陰極弧物理蒸發（2）真空磁控離子濺射兩（liǎng）種方（fāng）式。

    （1）陰極弧物理蒸發（fā）（ARC）   真空陰極弧（hú）物理蒸發過程包括將高電流，低電壓的電弧激（jī）發於（yú）靶材之上，並產生持續的金屬離子。被離化（huà）的金屬離子以60～100eV平均能量蒸（zhēng）發出來形成高度激發的離子束，在含有惰性氣體或（huò）反應氣體的真（zhēn）空環境下沉（chén）積（jī）在被鍍工件表麵。真空陰極弧物理蒸發靶材的離化率在90%左右，所以與（yǔ）真空磁控（kòng）離子濺射相比，沉積薄膜具有更高的硬度和更好的結合力。但由於（yú）金屬離化過程非常激烈，會產生較多的有害雜質顆（kē）粒，塗層表麵較（jiào）為粗糙（cāo）。
    （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（diàn）壓的陰極（靶材）上。離子與（yǔ）陰極（jí）的碰撞使得靶材（cái）被濺射出帶（dài）有平（píng）均能量4～6eV的金屬離子。這些金屬離子沉積在放於靶前方的被鍍工件上（shàng），形成（chéng）塗層薄膜。由於金屬（shǔ）離子能量較低，塗層的結合力與硬度（dù）也相應（yīng）較真空（kōng）陰極弧物理蒸發方式差一些，但由於其表麵質量優異被廣泛應用於有表麵功能（néng）性和裝飾性的塗層領域中。

二、塗層種（zhǒng）類
    由於單一（yī）塗（tú）層材料難以滿足提高刀具（jù）綜合機械（xiè）性能的要求，因此塗（tú）層成分將趨於多元化、複合（hé）化；為滿足不同的切削加工要求，塗層成分將更為複雜、更具針對性；在複合塗層中，各單一成分塗層（céng）的（de）厚（hòu）度將越來越薄，並逐步趨於納米化；塗層工藝溫度將越來越低，刀具塗（tú）層工（gōng）藝將向更合理的方（fāng）向（xiàng）發展。