前言：
涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合力学性能。随着涂层技术的发展和推广，在刀具基体表面涂上一层或多层薄膜，可使刀具表面硬度提高，并获得优良的综合切削性能，所以涂层刀具在工厂中得到广泛的应用。
采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合力学性能；可以大幅度提高机械加工效率和产品的制造精度，对节约刀具和加工成本，具有现实的推广意义。齿轮常用加工刀具，如滚刀、插齿刀等，加工周期长，制造成本高，具备使用涂层技术的良好条件。
传统涂层方法
目前，常用的刀具涂层方法有化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、等离子体化学气相沉积(PCVD)、盐浴浸镀法、等离子喷涂及化学涂敷法等，其中以CVD和PVD应用最为广泛。
1.化学气相沉积法
CVD(即化学气相沉积法)是利用金属卤化物的蒸气、氢气和其它化学成分，在℃－℃高温下，进行分解、热合等气固反应，或利用化学传输作用，在加热基体表面形成固态沉积层的一种方法。其工艺原理如图1所示，在常压或负压的沉积系统中，将纯净的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等气体按沉积物的成分，将其中的有关气体按一定配比均匀混合，依次涂到具备一定温度(一般为－℃)的硬质合金刀片表面，即在刀片表面沉积TiC、TiN、TiCN、Al2O3或它们的复合涂层。
化学气相沉积(CVD)工艺图
年德国克虏伯(Krupp)公司和瑞典山特维克(Sandvik)公司研发成功了化学气相沉积(CVD)涂层技术，并向市场推出了CVDTiC涂层硬质合金刀片产品［7］。此后，美国、日本和其他国家也相继推出CVD涂层硬质合金刀具。40年来，CVD涂层技术不断发展，改进了基体材料和涂层工艺，使用多种和多层涂层材料，出现了第二代、第三代直至第五代、第六代涂层刀具产品。CVD涂层工艺温度约为℃，结合力可靠，但也带来了一些性能上的缺陷，如刀具切削刃需经过钝化预处理，刀具表面易出现残余拉应力，且不能用于高速钢刀具表面涂层。可通过降低工艺温度，改变基体材料组份，改进切削刃钝化方法，使CVD涂层硬质合金的性能得到提高。
2.物理气相沉积法
PVD(即物理气相沉积法)是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。物理气相沉积法与化学气相沉积法类似，只不过物理气相沉积是在℃左右完成的。PVD涂层技术过去主要用于高速钢刀具，而近年来随着PVD涂层技术飞跃发展，也成功用于硬质合金刀具，占领了硬质合金涂层刀具的一半阵地，化学气相沉积法大多是多层涂层，而物理气相沉积法则可以是单涂层与多层涂层，其工艺原理如图2所示。
物理气相沉积(PVD)工艺图
20世纪70年代初，美国本夏(Ｒ.Ｒunshan)和拉格胡南(A．Ｒaghuran)研发了物理气相沉积(PVD)工艺，并于年将PVDTiN高速钢刀具产品推向市场［7］。欧洲的PVD涂层技术水平最高，领先于其他国家和地区。知名的厂商有德国赛利(CemeCon)涂层技术有限公司、欧瑞康巴尔查斯(OerlkonBalzers)公司、德国PVT等离子真空技术公司和丹麦尤尼莫克(Unimerco)公司等。他们的PVD涂层设备和工艺先进，涂层材料品种多，涂层刀具和其他产品使用性能好。
目前PVD技术不仅提高了薄膜与刀具基体材料的结合强度，涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx等多元复合涂层，且ZX涂层(即TiN-AlN涂层)等纳米级涂层的出现使PVD涂层刀具的性能有了新突破，这种新涂层与基体结合强度高，涂层膜硬度接近CBN，抗氧化性能好，抗剥离性强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，有效控制精密刀具的刃口形状及精度，其精密加工质量与未涂层刀具相比毫不逊色。
新的涂层方法
(1)等离子体化学气相沉积法
国外采用CVD与PVD相结合的技术，最新开发出一种低温涂层新工艺，称为等离子体化学气相沉积法(PCVD)，它利用等离子体来促进化学反应，可把温度降低至℃以下。由于涂层温度低，在硬质合金基体与涂层材料之间不会发生扩散或交换反应，因而基本上可保持刀片原有的韧性，所涂刀片在铣削普通钢、合金钢时显示出比普通CVD涂层法获得刀片有更优异的切削性能。目前PCVD法的涂覆温度已可降至℃－℃，这样低温的工艺不影响焊接部位的性能，因此这种方法还可用在涂覆焊接硬质合金刀具。据报道，日本三菱金属公司在一种焊接硬质合金钻头上采用了PCVD法涂层，结果加工钢件时的寿命比高速钢钻头高10倍，效率提高5倍。
(2)离子束辅助沉积技术
离子束辅助沉积技术(IBAD)是一种新兴的PVD涂层技术。离子辅助气相沉积技术是指在冷相沉积涂层的同时，用具有一定能量的离子束轰击不断沉积的物质，使沉积原子与基体原子不断混合，界面处原子相互渗透溶为一体，从而大大改善涂层与基体的结合强度。它具有气相沉积和离子注入的优点，使沉积温度可以降低到℃－℃，因而可以在较低温度下制备C、N、B化合物、立方氮化硼和金刚石超硬涂层，可用于因结合力欠佳而难以涂层的硬质合金。
目前，国外９０％以上的刀具采用不同种类的涂层。ＰＶＤ涂层技术普遍应用于硬质合金立铣刀、钻头、铰刀、丝锥、异形刀具和焊接刀具等的涂层处理。
目前，欧洲国家的ＰＶＤ涂层技术水平最高，复合涂层和纳米组分涂层等先进涂层技术领先于其他国家和地区。其涂层设备和工艺先进，涂层材料品种多，涂层刀具和其他产品使用性能好。
今天就分享到这，明天咱们接着这个话题，聊一聊涂层都有哪些种类？齿轮刀具都选用什么涂层？涂层的工艺流程是什么样的？
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