刀具塗層及種類

一、塗（tú）層工藝
    刀具塗層技術通常可分（fèn）為化學氣相沉（chén）積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類（lèi）。
    1．CVD技術（shù）被廣泛應用於硬質合金可轉位刀具的表麵處理。CVD可實現單成份單層及多成（chéng）份多層複合塗層的沉積，塗層（céng）與基體結合強度（dù）較高，薄膜厚度較厚，可達7～9μm，具有（yǒu）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；塗層內部呈（chéng）拉應力狀態，易導致刀具使用時產生微裂紋；同時，CVD工藝排放的廢氣、廢液會造成較大環境汙染。為解決CVD工藝溫度高的問題（tí），低溫化學氣相沉積（PCVD），中溫化學氣相沉積（jī）（MT-CVD）技術相繼開發並投入實用。目前，CVD（包括MT-CVD）技術主要用於硬質合金可轉位刀片的表（biǎo）麵塗層，塗層刀具適用於中型、重（chóng）型切削的高速粗加工及半精加（jiā）工。
    2．PVD技（jì）術主要應用於（yú）整體硬質合（hé）金刀具和高速鋼刀（dāo）具的（de）表麵處理。與CVD工藝相比，PVD工藝溫度低（最低可低至80℃），在600℃以下時對刀（dāo）具材料的抗彎強度基（jī）本無影響（xiǎng）；薄膜內部應力狀態為壓應力，更適於對硬（yìng）質合金精（jīng）密複雜刀具的（de）塗層；PVD工藝對（duì）環境無不利影（yǐng）響。PVD塗層技術已普遍應（yīng）用於硬質合金鑽頭、銑刀、鉸刀、絲（sī）錐、異形刀具、焊（hàn）接（jiē）刀具等的塗層處理（lǐ）。物理氣相沉（chén）積（PVD）在工藝上主要有（yǒu）（1）真空陰極弧物理蒸發（2）真空磁控離子（zǐ）濺射兩種方式。

    （1）陰極弧物理（lǐ）蒸發（ARC）   真空陰極弧物理蒸發（fā）過程包括將（jiāng）高電流，低（dī）電壓的電弧激發於（yú）靶材之上（shàng），並產生持續的金屬離子。被離化的金（jīn）屬離子以60～100eV平均能量蒸發出來形成高度（dù）激發的（de）離子束（shù），在含有惰性氣體或反應氣體的真空環境下沉積在被鍍工件表麵。真空陰極弧物理蒸發（fā）靶材的離化率在90%左（zuǒ）右，所以與真空磁控離子濺射相比，沉積薄膜具有更高的硬度和更好的結合力。但由於金（jīn）屬（shǔ）離化過程非常激烈，會產生較多的有害雜質顆粒，塗層表麵較為粗糙。
    （2）磁（cí）控離子（zǐ）濺射（SPUTTERING）  真空磁控離子濺射（shè）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帶有平均能量4～6eV的金屬離子（zǐ）。這些金屬離子沉（chén）積在放於（yú）靶前方的被鍍工件上，形成塗層薄膜（mó）。由於金屬離子能（néng）量較低，塗層的結合力與硬度（dù）也相應較（jiào）真空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（miàn）功能性和裝飾性的塗層（céng）領（lǐng）域中。

二、塗層（céng）種類
    由於單一塗層材料難以滿足提高（gāo）刀具（jù）綜合機械性能的要求，因此塗層成（chéng）分將（jiāng）趨於多元化、複合化；為滿足不同的切削加工要求（qiú），塗層成分將更為複雜、更具（jù）針對性；在複合塗層中，各單一成分塗層的厚度將（jiāng）越來越薄，並逐步趨（qū）於納米化；塗層工藝溫度將越來越低，刀（dāo）具塗層工藝將向更合理的方向發展。