【摘 要】刀具涂層技術近幾年得到了快速發展，在刀具生產過程中，合理利用涂層技術可以延長刀具的使用壽命，提高刀具的機械性能，從而使其能夠更好的為生產服務。目前，我國刀具涂層經過多年的發展，正處發展的關鍵時期，應當充分了解國內外刀具技術的應用和發展現狀，掌握先進刀具涂層技術，提高刀具生產工藝。
 
      【關鍵詞】刀具 涂層技術 PVD
 
      刀具是切削加工系統中最活躍的一項因素。隨著科技的發展，涂層刀具的進給速度和切削速度得到提高，同時其使用壽命也得到了延長。因此，在加工技術飛速發展的今天，刀具的性能得到了人們重視，其中涂層技術是刀具制造中的一項關鍵技術。PVD是一種表面處理的標準稱謂，是通過物理過程完成物質轉移，將分子或原子轉移到基材表面上，從而使基材具有高強度、耐磨性、散熱性等特殊性能。
 
      1 、涂層刀具的主要特點
 
      涂層刀具具有以下特點: ( 1) 表面涂層材料具有較強的耐磨性、高硬度、耐高溫等特點。( 2) 涂層刀具具有很好的綜合性能，這也使涂層刀具的通用性得到了進一步提高，使其能夠具有更加廣泛的應用范圍。( 3) 隨著科技的高速發展，涂層技術也得到了發展，涂層刀具的抗氧化性能和抗高溫性能將會變得更加突出，完成高速切削加工，提高切削的工作效率。
 
      2 、PVD 涂層技術的發展
 
      PVD 法的沉積溫通常維持在 500℃，涂層的厚度應當維持在2 － 5μm之間; 并且該方法的沉積溫度沒有超過鋼本身的回火溫度，因此在刀具涂層過程中經常使用 PVD 方法［1］。PVD 涂層主要分為三類:
 
     ( 1) 真空蒸發鍍膜。該技術的發展時間較少，在涂抹過程中所使用的設備相對說比較簡單，并且涂層十分精細。具體沉積過程中需要應用一種靶材，繞射性相對較差，因此在具體應用中無法滿足超硬材料在鍍膜上的需求，這使得該方法的應用受到了一定的限制，近幾年其應用范圍也正在逐漸縮小。
 
     ( 2) 離子鍍膜。該方法的應用需要在電場環境下完成，只有在具有電場的情況下，才能使鍍膜材料的離子可以附著在工件的表面，不僅組織致密，而且膜的粘結性能很好［2］。目前，在鍍膜過程中比較常用的方法有活化反應離子鍍膜和空心陰極離子鍍膜法，從實際應用情況來看也取得了不錯效果。
 
     ( 3) 濺射鍍膜法。該方法主要在真空室內進行，通過荷能離子對靶材的表面進行不斷地轟擊，粒子的運動量傳遞將靶材料的個各種粒子轟擊出來，然后在基體上形成沉積。
 
     3、 PVD 涂層技術的在刀具生產中的具體應用
 
     二十年前機械加工行業中所有應用的涂層工具以“萬能型工具”為主，也就是可以應用多種不同的場合下。現在則發生了改變，隨著人們對工具性能的要求的提高，通常針對具體加工情況選擇具有針對性的工具。從目前刀具的發展情況來看，刀具材料的發展將會圍繞著快、硬、干三方面進行。因此，在對刀具進行涂層過程中可以采用多層超硬涂層方式使熱防護效果達到最佳，從而延長刀具壽命［3］。在鉆削和銑削領域內，PVD 涂層到與 CVD 涂層刀具相比，具有更好的適應性。導致這情況發生的主要原因是，在具體應用過程中，CVD 涂層銑刀無法繼續使用并不是涂層磨損過渡造成的，而是因為刀片在使用過程中出現了嚴重的損壞，從而導致刀具無法繼續使用。而在涂層過程中采用 PVD 涂層方法中的濺射鍍膜技術可以使這一問題得到很好的解決。某工廠生產的切削刀 具 牌 號 有: SUPEＲTIN、TINALOX、ALOX、ALUSPEED、TiCN、CCplusC 對應的涂層材料分別為: TiN、TiAlN、TiaAlN、TiB2、TiCN、TiAlN + C。
 
     在準確控制情況下進行大規模工業化生產，要求每批刀具材料表面涂層厚度都應當控制在 ± 1μm 范圍內，即使在具體生產過程中，系統高負荷運行，顯微結構的密度也很高。除此之外，沿切削刃涂層厚度分布并不會出現變化，因此切削刃在具體應用中始終都會保持鋒利狀態，滿足使用需求。
 
     CCplusC 所生產的銑刀結合了 TiAlN 碳軟涂層的低摩擦性能和抗磨損性能，因此涂抹層能夠起到一定的抗磨損性，并且外涂層十分均勻性能，很好的控制了切削導刃時所形成的摩擦，有時在加工干式鉆削時，由于溫度的升高，將會導致崩刀或磨損情況的發生，而在生產過程中對 TiAlN 的熱穩定性和高硬度記性充分利用，可以確保刀具的可靠性［4］。
 
    現代刀具經常被應用于高速切削中，為了滿足這一需求，應用PVD 方法所生產的 TiAlN 涂層切削刀具得到了廣泛用應用，并得到了快速推廣。通過 PVD 方法在 TiN 的晶體各間內植入 Al 原子，最終構成無間隙、完整的晶體組合。目前，最新型的 TiAlN 涂層能夠使鋁的含量超過 50% ，這使得 TiAlN 涂層具有了新特性。通過分析可知，當鋁含量超過 50% 時，將會有一層致密的 Al2O3 出現在涂層的最頂端，而當遭受 Al2O3 磨損之后，存在與 TiAlN 中的Al 將會再一次氧化而形成新的 Al2O3 層，這樣刀具及時在高溫、高速環境下工作，TiAlN 涂層也能夠起到保護刀具的作用。
 
     4、 PVD 刀具涂層性能的發揮
 
     若使 PVD 刀具涂層性能得到充分發揮，就必須要對具體生產過程中涉及到的各項生產條件進行優化。
 
    清理干凈基體表面，這一點對全部表面設備都一樣，涂層粘結程度受基體表面狀態的影響。因此，在具體涂層過程中必須要清除基體表面的氧化物以及其它物質。通常來說，對基體表面的油污、銹斑的清洗可以通過噴砂或清洗的方式完成。如果在表面處理過程中采用的為噴砂法，需要時刻注意，在基體的表面不能存在油污，如果存在油污，吹砂無法將表面的油污除掉，而且會導致油污滲透到構建內部，影響涂層質量。
 
    在實際應用過程中需要主要的因素有以下兩方面: ( 1) 刀具本身，從結構、刃口質量、精度等多個方面進行選擇。( 2) 從工件、機床、切削參數等多方面內容進行選擇。在具體應用刀具過程中，應當遵守“型號、牌號匹配”原則，每一種涂層材料都有適合使用的范圍，在具體應用中應當依據實際情況而定，從而使刀具的性能達到最佳。
 
    5 、結語
 
    刀具 PVD 涂層可以使刀具的切削性能得到提高，同時能夠提高加工質量，降低成本。因此，在未來應當加強對刀具 PVD 涂層技術的研究，使其能夠更好的為機械加工服務。