刀具涂层技术的现状与发展 PVD CVD
剃刀刀片涂层专利技术发展分析
剃刀刀片涂层专利技术发展分析
剃刀刀片涂层技术是剃须刀领域的重要技术之一，其研发和发展对于提升剃须刀的切削性能和耐用性具有重要意义。
本文将对剃刀刀片涂层专利技术的发展进行分析。
剃刀刀片涂层技术的发展可以追溯到20世纪80年代，当时主要采用的涂层技术是化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。
这些传统的涂层技术可以将金属薄膜沉积在刀片表面，从而增加刀片的硬度和耐磨性。
这些涂层在使用过程中容易脱落，导致刀片的使用寿命较短。
随着技术的不断进步，新型的涂层技术逐渐应用于剃刀刀片上。
离子镀膜技术是一种较为先进的涂层技术，它能够通过在真空环境下利用离子束轰击的方式，将多种材料沉积在刀片表面，从而形成一层密实的涂层。
这种涂层具有高的附着力和硬度，能够有效保护刀片表面，提高其切削性能和耐磨性。
还有一些新型的涂层技术被应用于剃刀刀片上，如化学自组装技术、磁流体涂层技术等。
这些新技术通过自组装或磁控流体等方式将特定的涂层材料沉积在刀片表面，具有良好的附着力和耐磨性。
与传统的涂层技术相比，这些新技术能够提供更好的涂层性能。
新技术能够制备出更均匀和致密的涂层，从而提高涂层的硬度和耐磨性。
新技术的涂层具有较高的附着力，不易脱落，能够保护刀片表面。
这些新技术还可以调控涂层的成分和结构，从而进一步提高涂层的性能。
剃刀刀片涂层技术经过多年的发展和创新，已经取得了显著的进展。
不断提高涂层的质量和性能，可以有效地提升剃刀刀片的切削性能和使用寿命，满足消费者对于剃须刀的要求。
预计在未来的发展中，涂层技术还将不断创新，为剃刀刀片带来更高的性能和品质。
浅谈涂层刀具的应用现状和发展前景
浅谈涂层刀具的应用现状和发展前景摘要：随着新材料的出现，切削速度的提高，对刀具的要求是高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性。
涂层刀具的出现，使难加工材料以及新材料切削性能有了重大突破。
本文从涂层刀具的概念入手，通过分析涂层刀具的发展历史和在金属切削加工中涂层刀具与普通刀具的性价对比来阐述涂层刀具的应用以及目前存在的问题，预测今后的发展前景。
关键词：涂层刀具切削加工应用Abstract:With the emergence of new material, the increase of cutting speed on tool requirements, high cutting speed, high feed rate, high reliability, long life, high precision and good cutting control. Coated cutting tools appear, make hard processing materials and new materials cutting performance has been a major breakthrough. In this paper, through the analysis of coating tools, with its historical development in metal cutting processing, and general tool of price comparison on coated cutting tool application and present problems, forecast the development foreground henceforthKey Words：Coated cutting tool Cuttingp rocessing Application引言对于机械行业来说，世界上目前发展的重要项目有:高速精密切削加工，少、无冷却润滑液的切削或干切削，高硬状态下切削加工。
刀具涂层技术的现状与发展PVDCVD
刀具涂层技术的现状与发展PVDCVD刀具涂层技术的现状与发展摘要：刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，刀具涂层技术成为高效率、高精度、高可靠性要求的关键机械加工技术之一。
本文着重介绍了刀具涂层技术的涂层材料的制备方法及种类，并对刀具涂层技术的应用前景及发展趋势进行了展望。
从工艺、装备、技术开发、推广应用、售后服务等方面分析我国刀具涂层技术与工业发达国家的差距；文中建议我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现状，建立统一的研究、开发、服务体系，系统地引进国际先进技术，通过消化吸收逐步达到自我开发的能力，最终实现参与国际市场竞争的目的。
关键词：刀具;涂层技术;PVD;CVD1 引言刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。
为了满足机械加工的高效率、高精度、高可靠性的要求，各个国家都十分注重刀具涂层技术的发展。
当前，我国刀具涂层技术正处于一个发展的十分关键的时期，特别是PVD涂层技术，使用原有的涂层技术生产的刀具已不能满足切削加工要求；发展PVD技术，能提高我国切削刀具的水平，获得巨大的经济效益，提高我国的综合国力。
2 国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前分为两大类，即化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术。
2.1 物理气相沉积（PVD）技术的发展习惯上，把固体(液态)镀料通过高温蒸发、溅射、电子束、等离子体、激光束、电弧等能量形式产生气相原子、分子、离子(气态，等离子态)进行输运，在固态表面上沉积凝聚，生成固相薄膜的过程称为物理气相沉积(PVD)。
物理气相沉积（PVD）技术产生于上世纪七十年代末，因为它的工艺温度控制在500℃以下，，可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。
刀具涂层技术综述
刀具涂层技术综述专业班级：姓名：学号：11指导老师：刀具涂层技术综述摘要：结合近年来刀具涂层技术的发展状况，介绍了各种刀具涂层材料，结构以及制备方法。
将涂层材料分为硬涂层与软涂层进行了介绍，综述了各种涂层结构。
刀具涂层的制备方法包括化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）、等。
介绍了刀具涂层工艺的研究现状，并对刀具涂层的发展方向进行了探讨。
关键词：刀具涂层；涂层材料；涂层结构；涂层工艺Development Summary of cutting tool coating technologyAbstract：The various tool coating materials which can bedivided into hard coating and soft coating are described based on recent development of tool coating technology.Various structures of coating materials and their preparation methods are summarized. Tool coating preparation methods consist of chemical vaporde position method(CVD)，physical vaporde position method(PVD). The technological research statusand the developmenttrends of tool coating are introduced.Keywords：cutting tool coating ;coating materials ;coating structure ;coating process 1 前言现代制造业对机械加工提出了更高的要求，提高加工效率、可靠性与精度的需求使各国不断加强对刀具涂层技术的关注。
刀具涂层技术的现状和其发展趋势
刀具涂层技术的现状和其发展趋势
1引言众所周知，刀具表面涂层技术是应市场需求而发展起来的一项优质表面改性技术，由于该项技术可使切削刀具获得优良的综合机械性能，不仅可有效地提高刀具使用寿命，而且还能大幅度地提高机械加工效率，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各国都十分注重涂层技术的发展。目前我国刀具涂层技术的发展正处在一个十分关键的时刻，尤其是PVD涂层技术，一方面原有的技术已不能满足切削加工日益变化的要求；另一方面国内各大工具厂涂层设备已到了必须更新换代的时期，因此有计划、按步骤的发展PVD技术，不仅能促进我国切削刀具产品技术水平的提高，而且还可获得巨大的经济效益和社会效益。2国际刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前仍可划分为两大类，即CVD(化学气相沉积)和PVD技术(物理气相沉积)。2.1国际CVD技术的发展CVD技术自上世纪六十年代出现以来，在硬质合金可转位刀具上得到了极为广泛的应用。在CVD工艺中，气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、T层，其涂层与基体结合强度高，薄膜厚度可达7～9μm，相对而言，CVD涂层具有更好的耐磨性。八十年代中后期，美国85%的硬质合金工
PVD和CVD涂层方法
PVD和CVD涂层方法涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5µm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10µm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。
近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。
国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。
即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。
据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。
用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。
所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。
涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。
据报道，国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。
涂层成份又有哪些呢？各自的区别在哪里，应用面怎样。
通常使用的涂层有：TiC、TiN、Ti（C.N）、Gr7O3、Al2O3等。
以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数，高的抗磨能力，高的抗接触疲劳能力，高的表面强度，保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。
PVD与CVD涂层工艺比较PVD与CVD涂层工艺比较沉积温度涂层厚度涂层表面状态主要涂层材料涂层结合强度对环境影响主要应用领域物理气相沉积500℃或更低，沉积温度低刀具变型不，基体的硬度强度不降低。
涂层刀具材料研究现状与发展思路
涂层刀具材料研究现状与发展思路摘要：制造业的飞速发展对刀具材料的要求也越来越高，涂层技术实现了涂层材料的特殊优异性能，使刀具的使用寿命和切削性能等都得到了极大的提高。
因此，涂层技术的应用领域正在日益扩大，在制造业中必将显示更加重要的地位。
本文介绍了刀具涂层材料的研究现状，对其制备工艺及分类两方面进行了综述，并探讨了涂层刀具材料的发展趋势。
关键词：纳米涂层；物理气相沉积；化学气相沉积；超硬刀具引言19世纪70年代，用于研究的简单涂层设备开始出现；到20世纪70年代商品化的涂层设备供应于世；20世纪80年代涂层技术进入工业化大生产；21世纪初，涂层技术成为世人瞩目的新技术。
涂层技术是应市场需求发展起来的一种表面处理技术。
近10年来，涂层技术在刀具行业的应用得到了快速普及，涂层刀具已成为切削加工不可或缺的主流刀具。
与此同时，随着切削技术向高速、高效、强力、干式的方向发展，刀具涂层技术成为了左右切削技术发展的主要因素。
由于这项技术可使工、模具表面获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率及延长工、模具使用寿命，因此它已成为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性要求的关键技术之一，而且其应用领域正在迅速扩展。
涂层发展正面临前所未有的机遇。
因此，对于刀具涂层及其性能的研究，并开发满足不同加工条件的高性能刀具涂层，对促进制造业发展具有重要意义。
1.涂层刀具材料的制备及发展现状涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，提高了刀具的耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使用涂层刀具可以获得明显的经济效益[1] 。
涂层技术的发展已从当初单一的TiC、TiN涂层发展为TiC-Al2O3-TiN复合涂层和TiCN、TiAlN等多元复合涂层，涂层的性能有了很大的改善，使用范围不断扩大，涂层刀具的基体材料范围也在扩大，高速钢、硬质合金、陶瓷刀具都可以进行涂层。
新的涂层工艺不断出现，如生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD）法如图1和化学气相沉积（CVD）法如图4。
硬质合金涂层刀具的发展
硬质合金涂层刀具的进展硬质合金刀具的硬涂层可提高刀具寿命和生产率。
化学气相沉积（CVD）技术已从早期的单涂层进展到现在的由Tic、TiN、TiCN和Al2O3复合多涂层，而且通过选择涂层的次序及涂层的总厚度来充足特种金属切削的要求，尤其是Al2O3涂层可供给包括高的抗扩散性磨损、优良的抗氧化性和高的热硬度等极好的高温性能，所以在铸铁及钢等材料高速加工获得广泛应用。
近年来，刀具制造商已引进中温（MT）CVDTiCN涂层，当使用乙晴作为有机的C/N源，TiCN的沉积大约发生在850℃，而高温CVDTiCN涂层要加热高于1000℃。
MT－TiCN涂层用于车削和铣削时具有很好的耐磨性能，它具有稳定的C/N比，并可削减涂层与硬质合金基体之间界面形成eta相的倾向。
十多年前，物理气相沉积（PVD）已应用于圆柱形硬质合金刀具，包括间断切削和/或一些需要锋利刀刃的金属切削刀片。
最初PVD涂层只限于TiN,而现在工业上已有适用的PVDTiCN和TiAlN涂层，采纳多种不同的PVD技术，如电子束蒸发、溅射、电弧蒸发等。
CVD金刚石涂层采纳了很多金刚石合成技术，最一般的是热丝法、微波等离子法和d、c等离子喷射法。
通过改进涂层方法和涂层的粘结，已生产出金刚石涂层硬质合金刀具，并在加工非铁及非金属材料方面起侧紧要的作用。
近来金刚石涂层刀具已在工业上得到应用。
硬质合金刀具的硬涂层硬涂层的性能切削刀具基体硬涂层的成功是由于涂层的物理和力学性能的复合作用。
从使用的角度来年，涂层应具有稳定的化学稳定性能、热硬度和与基体较强的粘结性能。
优化的涂层厚度、细的显微结构及残余压应力可以进一步提高涂层性能。
化学稳定性涂层材料化学惰性的标准是它的形成标准，自由能的负数很高或在切削温度下它在工件材料的溶解度很低。
至今，CVDAl2O3硬涂层在材材加工中完全可充足这些要求。
无定形PVDAl2O3涂层是软的而且不稳定，因此不如结晶的CVDAl2O3；PVDTiAlN涂层与TiN或TiCN相比，具有较高的稳定性，因此有可能在高速切削加工中获得应用。
PVD涂层技术的现状及发展趋势概述
PVD涂层技术的现状及发展趋势概述摘要: PVD涂层技术以其沉积温度低、材料广、无污染等技术优势，已经在刀具、模具、汽车及航空航天等行业获得了广泛应用，所制备的涂层具有高硬度、耐磨性良好和化学性能稳定等优点。
本文着重介绍了PVD涂层技术的概念、分类以及发展趋势，指出 PVD涂层技术现存在的一些缺陷和不足，完善涂层的优化，更好地实现对涂层质量的控制，进而扩大PVD涂层技术在各行业的广泛应用。
关键词: PVD；涂层；真空蒸发镀；离子镀；溅射镀1.引言近几十年来，材料科学得到了快速发展，涌现出很多综合性能优异的新材料。
表面涂层作为一种改善材料性能的有效手段，在当前的科学研究和工程应用中扮演着日益重要的角色。
表面涂层技术是一个涉及化学、材料、物理等学科的交叉技术，并在机械、航空、化工、电子等领域得到了广泛应用。
现代工业的飞速发展，特别是一些新概念新技术的提出对材料的性能提出了更高的要求，尤其是在硬度、耐高温、耐磨性等方面。
通过在材料表面涂覆一层有优良摩擦性能的涂层，不仅可以有效地提高材料的耐磨性和使用寿命，降低基体材料的使用量，节省材料成本，同时也很好地解决了材料的耐磨性和韧性之间的矛盾，从而扩大了材料的使用范围[1]。
2.PVD涂层技术简述物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)，PVD涂层技术是在真空条件下，采用物理方法，将材料源固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术，其基本原理可分三个工艺步骤：(1)镀料的气化：使镀料蒸发，升华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。
(2)镀料原子、分子或离子的迁移；由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。
(3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积[2]。
PVD涂层技术可分为真空蒸发镀、离子镀、溅射镀[3]。
真空蒸发镀是PVD涂层技术中应用最早的表面沉积技术，它是利用电阻丝加热、感应加热、电子束加热、激光束加热或离子束加热将镀层材料加热气化变成蒸汽原子，蒸汽原子飞向工件表面不断沉积并形成膜层。
对我国刀具涂层技术现状及发展趋势的认识
对我国刀具涂层技术现状及发展趋势的认识摘要：本文论述了我国刀具涂层技术的现状及未来发展趋势，为我国刀具涂层技术走持续、稳定及健康的发展道路提供了一定的见解。
关键词：刀具涂层技术：现状：发展趋势1前言制造业的发展离不开切削刀具，现代切削刀具已经成为提升制造业技术水平的关键因素之一。
切削加工的要求日趋提高；高速、高精度、高效、智能和环保成为切削加工的追求目标；被加工材料的能级不断提高；高强和超高强度材料、高韧性、难切削等材料层出不穷；新形势下对切削加工提出的特殊要求。
诸如加工硬度50HRC以上的硬加工、微润滑和无润滑的干切削不断涌现。
总之，切削加工中的个性化特点日见显现。
其对刀具进行徐层是机械加工行业前进道路上的一大变革。
它是在刀具韧性较高的基体上涂覆一层、二层乃至多层耐磨的难熔化合物，从而使刀具的性能得到极大改善。
经涂层的刀具可以提高加工效率、加工精度、延长寿命、降低成本，因而其受到世界各国普遍关注。
2我国刀具涂层技术的现状及存在的问题西方工业发达国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由1978年的26％上升到2005年的90％。
新型的数控机床所用的刀具中80％左右是涂层刀具。
瑞典山特维克可乐满和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达85％以上；美国数控机床上使用的硬质合金涂层刀片的比例为80％；瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70％以上。
日本、俄罗斯涂层技术开发和应用也走在世界前列。
我国涂层刀具起步晚，但进步快。
其涂层网点遍布全国。
有不少城市都有自己的涂层中心，并承接对外加工业务，而且厂矿也不甘示弱。
国内几家大的工具厂拥有涂膜机都在10台以上，但多数应用在麻花钻等低端产品上。
德国等工业发达国家的涂层公司纷纷在我国安营扎寨，大搞涂层刀具对外加工。
我国从1970s初开始研究CVD涂层技术。
由于该项技术专用性较强，因此国内从事研究的单位并不多。
1980s中期，我国CVD刀具涂层技术的开发达到实用化水平。
其工艺技术水平与当时的国际水平相当。
涂层刀具行业报告
涂层刀具行业报告涂层刀具是一种在刀具表面涂覆一层特殊材料的刀具，以提高刀具的耐磨性、耐腐蚀性和切削性能。
涂层刀具广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等行业，是现代制造业中不可或缺的重要工具。
本报告将对涂层刀具行业的发展现状、市场需求、技术趋势等方面进行深入分析。
一、涂层刀具行业的发展现状。
随着制造业的快速发展，涂层刀具行业也得到了迅猛的发展。
涂层刀具以其优异的性能，逐渐取代了传统的未经涂层处理的刀具，成为制造业中的主流产品。
目前，涂层刀具行业的竞争格局日益激烈，国内外企业纷纷加大研发投入，推出各种新型涂层刀具产品，以满足市场的不断增长的需求。
二、市场需求分析。
1. 机械加工行业。
机械加工行业是涂层刀具的主要应用领域之一。
随着机械加工行业的快速发展，对刀具的要求也越来越高，涂层刀具以其优异的耐磨性和切削性能，受到了广泛的青睐。
特别是在高速切削、重负荷切削等领域，涂层刀具的需求更是迅速增长。
2. 汽车制造行业。
汽车制造行业对刀具的要求也非常高，特别是在汽车发动机、变速箱等零部件的加工中，对刀具的耐磨性和切削性能要求更是严格。
因此，涂层刀具在汽车制造行业中也有着广阔的市场需求。
3. 航空航天行业。
航空航天行业对刀具的要求更是苛刻，对刀具的材料、精度、耐磨性等方面都有着极高的要求。
涂层刀具以其优异的性能，成为航空航天行业不可或缺的重要工具。
三、技术趋势分析。
1. 纳米涂层技术。
随着纳米技术的不断发展，纳米涂层技术被广泛应用于涂层刀具的生产中，通过纳米材料的应用，可以大幅提升涂层刀具的性能，使其具有更高的耐磨性和切削性能。
2. 多功能涂层技术。
未来涂层刀具的发展方向是多功能化，即在一种涂层中具备多种性能，如耐磨性、耐腐蚀性、导热性等，以满足不同领域的需求。
3. 智能制造技术。
随着智能制造技术的发展，涂层刀具的生产也将更加智能化，通过智能制造技术可以实现对涂层刀具生产过程的精准控制，提高生产效率和产品质量。
PVD涂层技术在我国刀具制造中的现状及发展
任 国强 （ 四川职业技术学院）
艺和 装 备 的研 发 。 ３３ 涂 层设 备开 发 制 造存 在 的 问题 八 十 年代 后期 ，国 内真 空 设 ． 备 制造 厂及 一 些科 研 单位 对 Ｐ Ｄ刀 具涂 层 市场 过 于 乐观 ，各 自纷 纷 Ｖ 加 大 各类 Ｐ Ｄ涂层 设 备 的开 发力 度 ，但 由于缺 乏对 刀具 及其 涂层 技 Ｖ 术 的 深入 了解 ， 未 加 强 与工 具 厂 的 合作 ， 开 发 的涂层 设 备 大部 分 也 所 无法满足刀具涂层工艺的要求， 尤其是精密高速钢刀具涂层技术尚达 不到 批 量 生产 水平 。 这类 设 备大 多只 能用 于 麻 花钻 的涂层 ， 由于麻 花 １ Ｐ Ｄ涂 层 技 术 简介 Ｖ 钻涂层费用极低 ， 相应涂层设备的利润也很低 ， 因此进入九十年代后， 物 理气 相 沉 积 （ Ｖ 是 一种 表 面 处理 的标 准 化 称谓 。从 高 精 密 Ｐ Ｄ） 大部 分 真空 设 备制造 厂 已把 发 展 方 向转 向其他 行 业（ 装饰 涂层 等） 如 。 加 工 刀 具 、 饰件 、 要 求机 械 零部 件 到 高 精 密 集成 电路 的模 具等 等 装 高 ３４ 整体 配 套 性 差 ， 用 基 础 研 究 缺 乏 整 体 配 套 性 差 、 用 基 ． 应 应 具 有 很 广泛 的用 途 ，它是 一 种 真正 能够 获 得微 米级 镀 层 且 无污 染 的 础 研 究 缺 乏 一直 是 困 扰 国 内 刀具 涂 层技 术 发 展 的瓶 颈 。 目前 刀 具 涂 环 保 型 表 面 处理 方法 ，且 在 不 影 响 工件 原 来 的尺 寸 情 况 ，ＶＤ膜 可 Ｐ 层的趋势是以发展涂层加工中心为主， 因此技术 的整体性极为关键 ， 用 来 改 善 表 面 的 外观 ， 高 表面 的 强 度 ， 强 耐磨 性 ， 且 具 有 很 好 提 增 而 前处理技术、 涂层工艺技术、 后处理技术及质量控制技术都是应予考 的导 热 ， 蚀 及 防 刮 擦 的 能 力。 防腐 虑 的。 国 内涂 层 设备 制 造 商 大 多仅 以提供 涂 层 主 机 为主 ， 种模 式 而 这 Ｐ Ｄ 技 术 出 现 于 二十 世 纪 七 十 年 代 末 ， Ｖ 由于 其 工 艺 处理 温 度 可 阻碍 了工业 化生产的快速推进 ：另一方面也造成设备制造商与市场 控 制 在 ５ ０Ｃ以 下 ， 因此 可 作 为最 终 处理 工 艺 用于 高速 钢 类 刀 具 的 ０ｏ 的严重脱节， 制约了技术的 良性发展 ， 使得创新无从谈起。 涂 层 。 由于 采 用 Ｐ Ｄ工 艺 可 大 幅度 提 高 高速 钢 刀 具 的 切 削 性 能 ， Ｖ 所 ３５ 涂 层 质 量 的 不 稳 定 制 约 了涂 层 技 术 的 推 广 应 用 引 进 设 备 ． 以该技 术 自八 十年 代 以来 得 到 了迅 速 推 广 ， 至八 十年 代 末 ， 业 发达 工 的高 昂价 格 ， 成 涂 层 价格 的居 高 不 下 ， 造 涂层 费 用 甚 至超 过 了刀具 价 国 家高 速 钢 复杂 刀具 的 Ｐ Ｄ涂 层 比例 已超 过 ６ ％ 。 Ｖ Ｏ 格的 ５ ％， Ｏ 此外 由于 引 进 的 渠道 不 一 ， 备 选 择 的 依据 不 同 ， 设 导致 设 ２ Ｐ Ｄ涂 层 技 术在 我 国刀 具 制 造 中 的现 状 Ｖ 备 工 艺 水平 相 差 较 大 ， 而影 响 了涂层 刀具 的 使 用效 果 ； 从 同时 又 由于 我 国 Ｐ Ｄ涂层 技术 的研发 工作 始 于八 十 年 代初 期 ，至 八 十 年代 Ｖ 涂层刀具检验标准 不齐全 ， 因此在应用 中 期研 制成 功 中 小型 空 心 阴极 离 子镀 膜 机 ， 开发 了高 速钢 刀具 ＴＮ 国产涂层 刀具的质量不稳定 ， 并 ｉ 领域造成 了涂层 价格 高， 但涂层质 量不稳定 ， 刀具性能改善不明显 的 涂 层 工 艺技 术。 在此 期 间 ， 由于 对切 削 刀具 涂层 市 场前 景看 好 ， 国内共 严 有七家大型工具厂从国外引进了大型 Ｐ Ｄ涂层设备。技术及设备 的 印 象 ， 重影 响 了该 技 术 的推 广 应 用及 发 展 。 Ｖ ４ 我 国发 展 新 型 Ｐ Ｄ 涂 层技 术 应 对 措 施 Ｖ 弓进调动 了国内 Ｐ Ｄ技术的开发热潮 ，许多科研单位和各大真空设 ｌ Ｖ ４１ 加 强 该 项 目 的规 划 及 管 理 工 作 工 具 行 业 管 理 部 门应 加 强 ． 备厂纷纷展开了大型离子镀膜机 的研制工作 ， 并于九十年代初开发出 该 项 目的规 划及 管理 工 作 ， 明确 我 国短 、 、 中 长期 发 展 目标 ， 立 有计 确 多种 Ｐ Ｄ涂层设备。 Ｖ 但由于多数设备性能指标不高， 无法保证刀具涂 划 不 问 断发 展 的 方针 ， 通 过 “ 产 、 、 、 ” 并 官、 学 研 商 的结 合 ， 项 目在 使 层 质量 ， 同时预 期 的市 场效 益 未 能实 现 ， 因此 大 多数 企 业未 对 Ｐ Ｄ刀 Ｖ 实际上八十年代中期 ， 机械工 具涂层技术作进一步深入研 究，导致近十年国内 Ｐ Ｄ刀具涂层技术 政 策上和资金上都能得到有利地支持。 Ｖ 业 部 机 床 工 具 司 为阻 止 Ｐ Ｄ涂 层 设备 进 口 事 态 的进 ～ 步 扩 大 ， 织 Ｖ 组 的 发 展 徘 徊 不 前 。 尽 管 九 十 年 代 末 国 内 成 功 开 发 出 硬 质 合 金 了全 行 业 的 力量 对 引 进 设 备进 行 攻 关 ，其 中所 开发 的热 阴极 弧 磁 控 ＴＮ ＴＣ — ｉ ｉ— ｉＮ ＴＮ多元复合涂层工艺技术并达到实用水平， ｘ涂层技 ＣＮ 术 的研 发也 有 重大 突破 ， 与 国 际发 展水 平 相 比 ， 国 的刀 具 Ｐ Ｄ 涂 等离子镀膜机 ，已成功的在工具行业推广应用 ，并 因此带动 了国内 但 我 Ｖ 层技术仍落后十年左右。 目前国ｔ ： Ｐ Ｄ涂层技术已发展 到第 四 ＴＮ 涂层 刀具 的普 及 应 用 。 ｌ ， ｎ具 Ｖ ｉ ４２确立研究及开发新思维 刀具涂层技术集材料 、制备方法、 ． 代 ， 国 内尚处 于第 二 代水 平 ， 而 且仍 以单层 ＴＮ涂 层 为主 。 ｉ 真 空技 术 、 削 加 工技 术 于 一体 ， 具 有综 合 性 ， 具 有前 沿 性 ， 实 切 既 又 要 ３ 国 内 Ｐ Ｄ涂 层 技 术 研 究及 应 用 存在 的 问题 Ｖ 必 整体 的研 发 思 路 。从 国 内 几十 年 的 刀 ３１ 不适 应 刀具 涂层 市 场 的 变化 涂 层 刀具 的应 用 与 切 削加 工 技 现 良性 发展 ， 须树 立 合 理 的 、 ． 各研 究环 节 的脱 节是 制 约 其 发展 的症 结。 发 开 术 紧 密相 关 ， 九 十 年代 不 同 ， 与 目前 的应 用 更 多地 集 中于 硬 质 合 金 可 具 涂 层 技术 的发 展 看 ， 转位 刀 片、 高速齿 轮 刀具 、 质 合金棒 式刀具 及 部 分异 型 刀具 。 用 于 的思 路 应遵 循 ：市 场调 研 一 薄 膜 性 能研 究一 制 备 方法研 究一 实 验 室 硬 应 数控机床 ， 其切 削加工速度通常高于 １ ０ ｍｉ， ０ ｍ／ ｎ 而单一的 ＴＮ薄膜 装 置 开 发一 应 用 基础 研 究一 工 业 化生 产 设 备设 计 制 造一 应 用 工 艺技 ｉ 并 已难于满足使用要求。目前国内商业应用 Ｐ Ｄ技术， Ｖ 仍以高速钢刀具 术研 究一 市 场评 定 ， 形成 循 环 。 ４３ 建立统一 的研究、 ． 开发、 服务体系、 行业标准 建立统一的研 涂 层 为 主 ， 管 市场 对 涂 层 刀具 的需 求 不 断 上升 ， 如 重 庆 地 区 的 刀 尽 例 究 、 发 、 务体 系 ， 开 服 根据 国 内外 市 场 的 需求 ， 系统 地 １ 国 际 先进 有 进 具 涂层 加 工 总额 已从 ２ ０ ０ ０年 的 １ ０ 元增 长 到 了今 年 的 １ ０ ０万 ０ ０万 元 技 术 ， 强 对 引进 技 术 的 消化 吸 收 及协 作 研 究 工 作 ， 加 并逐 步 达 到 自我 以上 ， 但应 用 领 域仍 以摩 托 车齿 轮 加 工 等 行 业 为主 ， 削 速 度 大 多低 切 最 于 ５ ｍ／ ｎ而 在 硬质 合 金 刀具 领 域 应 用较 少 ， 大 多数 高 端涂 层 刀 开 发 的水 平 ， 终 实 现参 与 国 际 市场 竞 争 。 ０ ｍｉ： 其 建 立涂 层 设 备 、涂 层 刀具 行 业 检 验标 准 ，严 格控 制 涂 层 刀具 质 具 产 品被 国外 涂层 公 司所 垄 断 ， 尤其 是 国外 刀 具涂 层 加 工服 务 中 心 的 量， 确保涂层技术大面积 的推广应用。 出现 ， 国 内的涂 层加 工 服务 企 业面 临 更加 严峻 的竞争 局 面。 使
刀具涂层技术的研究现状和发展趋势
刀具涂层技术的研究现状和发展趋势一、本文概述刀具涂层技术作为提升刀具性能、延长刀具使用寿命的重要手段，在现代制造业中发挥着至关重要的作用。
随着科学技术的不断进步，刀具涂层技术的研究和应用也在不断深化。
本文旨在全面概述刀具涂层技术的研究现状，分析其发展趋势，为相关领域的科研工作者和从业人员提供参考和借鉴。
本文将首先介绍刀具涂层技术的基本概念、分类及其应用领域，阐述涂层技术在提高刀具硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能方面的优势。
随后，本文将重点分析当前刀具涂层技术的研究现状，包括涂层材料的选择、制备工艺的优化、涂层与基材的结合机制等方面。
还将探讨涂层技术在不同制造领域中的应用案例，以及在实际应用中遇到的问题和挑战。
本文将展望刀具涂层技术的发展趋势，包括新型涂层材料的研发、涂层制备技术的创新、涂层性能的优化等方面。
通过对刀具涂层技术未来发展方向的探讨，旨在为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的启示和思考。
二、刀具涂层技术的基础知识刀具涂层技术是一种通过物理或化学方法在刀具表面形成一层或多层薄膜的技术，旨在提高刀具的性能和寿命。
这些涂层能够显著增强刀具的硬度、耐磨性、抗热性以及化学稳定性，从而提升刀具在切削过程中的切削效率、加工精度和使用寿命。
涂层材料的选择是刀具涂层技术的关键。
目前，常用的涂层材料主要包括金属氧化物（如氧化铝、氧化钛）、金属氮化物（如氮化钛、氮化铬）、金属碳化物（如碳化钛、碳化钨）以及金刚石和类金刚石等。
这些材料具有优异的物理和化学性能，能够在刀具表面形成坚固的保护层。
涂层技术主要分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类。
物理气相沉积技术通过物理过程将涂层材料蒸发并沉积在刀具表面，主要包括真空蒸发、溅射、离子镀等方法。
而化学气相沉积技术则通过化学反应在刀具表面生成涂层，包括热化学气相沉积和等离子化学气相沉积等。
涂层结构的设计也是刀具涂层技术中的重要环节。
涂层结构通常由底层、中间层和顶层组成，旨在实现涂层与基体之间的良好结合、提高涂层的耐磨性和抗热性，以及优化涂层表面的性能。
刀具涂层技术的现状与展望
2000 年第 34 卷 3
3
刀具涂层技术的现状与展望
成都工具研究所( 610056) 陈维喜
摘 要: 综述了国内外切削刀具涂层技术的现 状, 展望了 涂层技术 的发展 前景, 分析 了 CVD 和 PVD 工艺各 自 具备的优点和不足。指出, 开发新的涂层材料和 CVD、PVD 两种工艺相互补充, 可获得较理想的涂层效果。
材料 T iC
熔点 密度 ( ) ( g/ cm3) 3067 4 93
硬度 弹性模量 线胀系数 抗高温
( Hv) ( kN/ mm2) ( 10- 6/ K) 氧化性能
2800 470
80
一般
TiN 2950 5 40 2100 590
94
一般
TiB2 3225 4 50 3000 560
78
一般
收稿日期: 1999 年 7 月
要用于套装麻花钻及齿轮刀具的涂层处理, 估计涂 层套装麻花钻已占全磨制麻花钻总量的 50% 左右。 以江苏丹阳飞达、天工两个大型工具集团为例, 每年 麻花钻涂层费用均超过 500 万元人民币, 约有 20 台 PVD 设备供麻花钻涂层使用。国内主要齿轮刀具厂 均拥有 PVD 设备, 为本厂产品涂层 服务, 加上齿轮 制造厂自身在邻近涂层厂涂层的刀具, 齿轮刀具中 涂层刀具的比例已大于 60% 。近年来, 齿轮刀具刃 磨后进行重涂以提高切削效率的概念已逐渐被齿轮 加工业认可, 因此, 今后齿轮刀具的涂层量必将进一 步增加。
PVD涂层技术的发展与应用
2.PVD技术的工作原理和主要技术
在刀具涂层中，最常用的物理涂层为溅射沉积和阴极弧蒸发沉积， 后者属于蒸发法。图2-1为溅射沉积和阴极弧蒸发沉积过程的示意图， 两种沉积过程都是由低压放电气体组成的等离子体环境中完成。 图2-1溅射和阴极弧蒸发沉积示意图
2.1 溅射沉积技术原理
溅射沉积是在由低压放电气体组成的等离子体环境中完成，它利用 带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲 被溅射的靶电极。在离子能量足够的情况下，靶表面的原子在入射离 子的轰击下被溅射出来。这些被溅射的原子带有一定的动能，并且会 沿着一定的方向射向基体，从而实现在基体上薄膜的沉积。 图２-２ 溅射沉积示意图
3.2 氮化碳涂层
近年来，氮化碳(C3N4 ) 作为一种新型的超硬材料，已成为 有实用价值的刀具涂层材料对于高速钢刀具，经过C3N4涂层，对 刀具耐磨性的提高极为显著，其 效 果 超 过 了 TiN涂 层; 高 速 钢 麻 花 钻，经 过C3N4涂层，能使其耐用度大为提高，可取代常用 的TiN涂层麻花钻; 硬质合金刀片( 刀具) ，经过C3N4涂层，亦能提 高刀片( 刀具) 的耐用度，但提高幅度不如高速钢刀具那样大。美 国物理学家A.M.Liu和M.L.Cohen 首先用分子工程理论，设计出 超硬无机化合物氮化碳，根据体弹性模量的计算，可能达到金刚 石的硬度氮化碳作为一种超硬薄膜材料，除了具有高硬度外，还 有低摩擦系数高导热性能很好的化学稳定性和抗氧化性能，能切 削加工铁族元素，作为刀具涂层材料具有广阔的应用前景。
称之为“阴极点”，阴极点的电流密度达到 10A/cm2，高的电流密度 引起弧侵蚀并完成蒸发材料的离化。靶材侵蚀过程中，参与放电的导 电介质由高度离化的阴极材料所组成，这是由阴极斑点中强烈的金属 蒸气发射所产生。阴极材料的蒸发是由于阴极表面局部的高温所造成。 非常高的功率密度形成小的熔池。每个阴极斑点产生高速的阴极材料 喷射，离子流相当于总弧电流的7%~10%。如果没有额外装置的控制， 产生的弧将会随机地在阴极表面随即漂移，靶材的浸蚀也将是随机不 可控，这样将会减少靶材的利用率。为了使靶材的侵蚀过程处于可控 状态，通常在阴极背后加一磁控系统来控制弧在靶材表面的运动（类 似于磁控溅射控制电子的运动），用以控制靶材的侵蚀。
涂层刀具的应用现状及发展趋势
涂层刀具的应用现状及发展趋势涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。
通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高金属切削效率。
本期话题,主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。
涂层刀具的应用现状及发展趋势涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。
通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高了金属切削效率。
今天,在切削刀具主流材料的硬质合金中,涂层硬质合金刀具占了80%,而其中CVD(化学涂层)又占了60%~65%,其余为PVD(物理涂层)。
在CVD涂层方面,包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能,如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。
现在典型的VCDTiN(外层) + Al2O3(中层)+TiCN(内层)多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。
MTCVD (中温化学涂层)因有较低的工艺温度和较快的沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化,同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹,因此,MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成,这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层,如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等,提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、前面磨损和抗粘附的能力。
在PVD涂层方面,也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。
为适应更高切削速度和干式切削的要求,涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。
TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量(Al含量大于50%),提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能,如ISCAR的Al-IC910(加工铸铁和钢)、Al-IC900、Al-IC930(加工钢、不锈钢、硬钢、铸铁、高温合金等)。
剃刀刀片涂层专利技术发展分析
剃刀刀片涂层专利技术发展分析剃刀刀片涂层是指在剃刀刀片表面涂上一层特殊的涂层，这层涂层可将刀片表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、摩擦系数等性能都提高了一个档次。
目前市场上的剃刀刀片涂层技术主要有四种，即化学气相沉积(CVD)技术、物理气相沉积(PVD)技术、溅射技术和电沉积技术。
下面，我们将对这四种技术进行分析。
1.化学气相沉积(CVD)技术化学气相沉积技术是指通过在高温条件下进行物质反应，形成刀片表面的涂层。
该技术具有涂层成分均匀、表面平滑、涂层内部结构均匀、涂层厚度可调等特点。
但它也存在一些问题，如生产工艺复杂、成本较高等弊端。
物理气相沉积技术是指将铬、钛、氮等金属蒸发，将蒸汽经过高速电子或离子轰击后，沉积在刀片表面形成涂层。
该技术具有涂层结构致密、涂层硬度高、耐腐蚀性强等特点。
但它的涂层成分不易控制，容易产生空穴等缺陷。
3.溅射技术溅射技术是指通过高能离子轰击靶材表面，产生原子与离子碰撞，将靶材表面的材料溅射到刀片表面形成涂层。
该技术具有涂层成分可控、涂层均匀、涂层结构致密等优点。
但在涂层过程中，靶材表面容易受到气体和杂质的污染，影响涂层质量。
4.电沉积技术电沉积技术是指通过在电极上施加电压，使电极表面的物质溶解于电解液中，并通过反应生成附着在电极表面的材料层。
该技术具有操作简单、成本低廉等优点，但需要将刀片表面金属化以实现涂层附着。
综上所述，以上四种技术各有优缺点，在实际应用中，根据不同的场合选择不同的涂层技术是非常必要的。
随着技术的不断发展，剃刀刀片涂层技术也将会得到进一步的提升和完善，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
刀具PVD涂层蒸镀工艺机理及发展状况
刀具PVD涂层蒸镀工艺机理及发展状况【摘要】当前，制造业已发生了革命性的转变，切削刀具制造技术的发展至关重要。
由于刀具涂层技术可大幅度地提高切削刀具的综合性能，尤其是近年来PVD设计概念的提出，在理论上可有效地改善刀具的高温性能，使涂层刀具应用于高速、干式切削加工成为现实。
【关键词】刀具涂层；PVD技术；蒸镀工艺；发展状况0.引言先进刀具有三大技术基础：材料、涂层和结构创新。
国内PVD涂层技术的研发工作始于八十年代初，八十年代中期研制成功中小型空心阴极离子镀膜机及高速钢刀具TiN涂层工艺技术。
随着我国汽车工业的迅速崛起、先进制造技术的大量引进及数控加工技术大面积的普及，自本世纪初，PVD技术在国内掀起了第二次开发热潮。
先进的涂层设备为涂层技术的发展创造了重要条件，尤其是PVD涂层工艺技术，一方面，在改进控制技术，提高等离子体密度、提高磁场强度、改进阴极靶的形状、实现过程的计算机全自动控制等关键技术上取得了全面的进展，从而使涂层与基体的结合强度、涂层的性能有显著的提高。
1.PVD涂层蒸镀技术机理1.1 PVD涂层概述。
1.1.1 PVD简介PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，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。
它的作用是可以是某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等）的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能！PVD 法中有蒸镀、离子镀、溅射镀等三种方法。
在各种方法中，由于蒸发、等离子化（离子化）手段的不同，有各种各样的方法。
1.1.2涂层PVD蒸镀技术1.2 PVD涂层蒸镀技术机理1.2.1真空蒸发的主要制备a.真空室，为蒸发提供必要的真空；b.蒸发源和蒸发加热器，放置蒸发材料并对其进行加热；c.基板，用于接收蒸发物质并在其表面形成固体蒸发薄膜；d.基板加热器；测温器。
硬质合金刀具的CVD(化学气相沉积)技术真空涂层技术
硬质合金刀具的CVD(化学气相沉积)技术真空涂层技术1. 摘要2. 真空涂层技术的发展真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。
由于该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000ºC)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。
到了上世纪七十年代末，开始出现 PVD(物理气相沉积) 技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因，是因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要；又由于 PVD 技术，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外， PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。
真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人景象。
与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。
由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力的要求，远高于装饰涂层。
因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。
再加上刀具、模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
刀具涂层技术的现状与发展摘要：刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，刀具涂层技术成为高效率、高精度、高可靠性要求的关键机械加工技术之一。
本文着重介绍了刀具涂层技术的涂层材料的制备方法及种类，并对刀具涂层技术的应用前景及发展趋势进行了展望。
从工艺、装备、技术开发、推广应用、售后服务等方面分析我国刀具涂层技术与工业发达国家的差距；文中建议我国工具行业应针对国内刀具涂层技术现状，建立统一的研究、开发、服务体系，系统地引进国际先进技术，通过消化吸收逐步达到自我开发的能力，最终实现参与国际市场竞争的目的。
关键词：刀具;涂层技术;PVD;CVD1 引言刀具涂层技术是一种受刀具市场需求而产生的一种表面改性技术，该项技术能改变切削刀具的综合机械性能，大幅度提升加工效率以及刀具寿命，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。
为了满足机械加工的高效率、高精度、高可靠性的要求，各个国家都十分注重刀具涂层技术的发展。
当前，我国刀具涂层技术正处于一个发展的十分关键的时期，特别是PVD涂层技术，使用原有的涂层技术生产的刀具已不能满足切削加工要求；发展PVD技术，能提高我国切削刀具的水平，获得巨大的经济效益，提高我国的综合国力。
2 国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势刀具涂层技术目前分为两大类，即化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术。
2.1 物理气相沉积（PVD）技术的发展习惯上，把固体(液态)镀料通过高温蒸发、溅射、电子束、等离子体、激光束、电弧等能量形式产生气相原子、分子、离子(气态，等离子态)进行输运，在固态表面上沉积凝聚，生成固相薄膜的过程称为物理气相沉积(PVD)。
物理气相沉积（PVD）技术产生于上世纪七十年代末，因为它的工艺温度控制在500℃以下，，可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。
PVD技术大大提高了高速钢刀具切削性能，该项技术与八十年代得到迅速推广。
八十年代后期，一些发达国家PVD涂层高速钢刀具比例已占市场已超过了60%。
高速钢刀具成功应用PVD技术，引起了世界各国的青睐与重视，各国研究者在不断开发高的性能、高可靠性涂层装备的同时，也对其应用领域进行了更加深入的研究，以进行扩大，特别是在硬质合金刀具、陶瓷刀具方面的应用。
与CVD涂层技术相比，PVD技术的处理温度低，刀具材料抗弯强度通常温度在600℃以下不会产生影响；薄膜的内部为压应力，因此，适合涂层硬质合金精密复杂类刀具，PVD技术对环境不会产生不利影响，更加符合绿色工业发展的方向。
伴随着高速加工时代的到来，硬质合金刀具、陶瓷刀具使用的比例必然上升，高速钢刀具使用的比例必然下降。
因此，一些发达国家在九十年代初便将重心转向硬质合金刀具PVD涂层技术的研究，九十年代中期，PVD涂层技术在硬质合金刀具上的应用已取得了突破性的进展，当时已普遍在铣刀、铣刀片、各种钻头、铰刀、丝锥、等的刀具上应用。
从大的方面来看，现在国际上的PVD涂层技术大致可分成真空蒸镀、溅射、离子镀，但从这三种主要的镀膜技术衍生出了各式各样的新技术。
伴随着PVD技术的进一步发展，科学家们把离子束、等离子体引入到PVD涂层技术上，同时通入某些反应气体，由化学反应来制备金属镀层，因此，当前的PVD涂层技术已不是原先单纯的物理制备过程，PVD涂层技术和CVD涂层技术已经相互交融。
单一的涂层材料显然无法满足综合刀具机械性能的要求，无法被市场接受，涂层材料正向着多元不断的发展。
为实现不同的高性能切削加工的要求，涂层的成分将会更为复杂，更具针对性，单一层的涂层也会越来越薄，有的涂层已趋向纳米化，而涂层的温度将越来越低，刀具涂层工艺正向着更加科学的方向不断发展，按照趋势，PVD技术、MT-CVD技术将会成为国际主流。
我国的物理涂层技术开始于八十年代初期，在八十年代中期研究出高速钢刀具TiN涂层工艺技术以及中小型空心阴极离子镀膜机。
由于我国刀具涂层市场前景较好，国内有七家刀工具厂商引入了大型PVD涂层设备。
进口设备及技术的引进，引起了国内物理涂层技术的研发热潮，终于在九十年代初研制出出多种PVD 设备。
可是因为研发大多数的设备性能较差，无法保证刀具涂层工艺，致使预期的经济效益也没有实现，这导致了很多企业放弃了物理刀具涂层技术的研究。
近10年国内的PVD涂层技术在一个停滞不前的状况。
在这以后，我国的PVD涂层技术也有了一定的进展，比如在九十年代末期，我国研制出了多元复合硬质合金TiN-TiCN-TiN PVD涂层工艺技术，以及CNx涂层技术，但是这些技术和国际先进水平相比，我国的PVD 涂层技术落后了10年左右。
现在，国际先进的PVD技术已发展到了第4代，我国处在第二代，仍是以单层的TiN涂层为主。
2.2 CVD技术的发展CVD是通过气相物质的化学反应在基材表面沉积固态薄膜的一种工艺方法。
CVD技术发展较早，在上世纪60年代已应用于硬质合金刀具的涂层处理，并且在硬质合金可转位刀具上得到了较为广泛的应用。
在CVD工艺中，气相沉积所需要金属源的制备相对容易，可进行TiBN、TiB2、TiN、TiC、TiCN、、Al2O3等单层及多元多层复合涂层，其涂层与基体结合强度较高，薄膜的厚度达7～9μm，CVD涂层具有较好的耐磨性。
据统计，美国在八十年代中后期有85%的硬质合金工具采用了涂层处理，其中CVD涂层占99%；在九十年代的中期，CVD涂层硬质合金刀具仍占到了80%以上。
CVD涂层技术拥有许多的优点：1.涂层源的制备比较容易。
2.镀膜的均匀性比较好。
3.成膜粒子的能量非常低，因此镀膜的内应力很低。
4.能够得到比较厚的镀膜。
5.镀膜的耐磨性非常好。
但是CVD涂层技术也有一些缺陷：1工艺的处理温度较高，刀具材料抗弯强度会产生下降。
2.CVD涂层技术排放的废气可造成严重的环境污染。
因此，从九十年代中期以来，高温CVD涂层技术的发展、应用受到了制约。
八十年代末期，Kruup Widia研发的低温化学气相沉积技术（PCVD）已经可以实现应用，该技术的工艺处理温度已下降至450℃至650℃，能够有效的抑制η相产生，能够进行TiN、TiCN、TiC等金属涂层，应用于螺纹刀具、铣刀、钻头等，但是PCVD技术在刀具涂层领域内的应用目前仍然不是十分广泛。
引起CVD涂层技术出现实质性突破的是80年代末期产生的MT—CVD技术（中温化学气相沉积技术），该技术的机理与高温CVD涂层技术是相同的，但它的涂覆温度仅为700℃到900℃，而且正向着更低的温度和更高的真空度方向发展。
MT—CVD涂层技术突出的优点有沉积的速度快、涂层的厚度均匀、涂层的附着力较强、内部的残余应力较小。
但MT—CVD涂层技术的首要缺点是产生严重的环境污染问题，其次，它的涂层内部产生拉应力，容易产生裂纹。
新型的MT-CVD技术是将含C、N的有机物乙腈（CH3CN）为主要的反应气体混合TiCL4、H2、N2在700℃到900℃温度下产生分解、发生化学反应，产生TiCN的一种新的方法，该方法得到的涂层为致密纤维状结晶形态，涂层的厚度可达到8-10μm。
该涂层结构为为致密纤维状结晶，因此拥有很高的耐磨损性，很高的抗热震性和韧性。
再通过高温化学气相沉积技术（HT-CVD 技术）在表层镀层上沉积Al2O3和TiN等抗氧化性能好、高温性能好、与加工材料的亲和力较小的材料。
高温化学气相沉积技术适用于高速度、高温度、大负荷的干式切削条件，刀具的寿命比一般的涂层刀片延长了一倍。
我国CVD涂层技术的研究开始于七十年代初，由于该项技术的专用性强，并于八十年代中期达到实用化，并与国际CVD工艺技术水平相当；随后十多年里国内和国外的发展类似，比较缓慢；我国PCVD技术的研究开始于九十年代初，该技术目前主要用于模具涂层，在刀具领域内的应用，还不是十分广泛。
从总体上讲，我国的CVD技术与国际先进水平保持同步。
3我国涂层技术存在的主要问题我国PVD涂层技术起步时间较早，并且大量引进了各类国外当时最先进的涂层设备，因此八十年代后期我国的刀具涂层设备得到了迅速发展，事实上，在九十年代中期前后，该项技术才普遍应用于高速钢刀具上，尽管TiCN涂层硬质合金刀具现在已取得了突破，但是TiN涂层在国内市场仍占主导对位，其原因如下：3.1国内对新涂层技术的研究重视程度较低尽管八十年代国内大量引进了最先进的涂层技术和设备，但当时处于PVD技术尚处发展的初期，所以国内无法正确的估计该项技术的发展空间及速度。
PVD涂层技术是集材料、物理、真空控制技术于一体的一项新兴科学技术，要求人员有较高的研究、生产、应用等方面的技能，但国内大部分厂商主要偏重于生产，造成无法推动涂层工艺技术的发展。
新技术、新设备仍要从国外引进，而引进的经费数目十分巨大。
3.2国外涂层设备的引进对我国PVD技术的发展造成了不利的影响在八十年代中期PVD技术还处于发展初期，国内厂商集中引进国际先进的PVD技术装备，实现了高速钢刀具的涂层，这些先进设备的引进在较长的一段时间内可满足企业的生产要求，这影响了国产涂层设备发展。
随着该项技术的不断发展，九十年代后期国际新技术不断出现，国内企业面临着技术更新的问题，但是由于引入资金的压力，大多数企业打消了引进新技术和设备的念头，因此，国内也错过了发展PVD技术的最好时机。
3.3在设备的研发缺乏统一性和合理性八十年代后期，国内刀具厂商及一些科研单位对PVD刀具涂层市场盲目乐观，纷纷各自加大各类PVD 涂层设备的研发力度，但由于没有加强与工具厂的合作，大部分研发的涂层设备不能满足刀具涂层工艺的要求，生产的设备大多仅用于麻花钻的涂层，但由于麻花钻的涂层费用不高，麻花钻涂层设备产生的利润也就不会很高，因此，九十年代后，大部分涂层设备制造厂商已把发展方向转向其他方向（如装饰涂层等）。
3.4涂层质量不稳定限制了我国的涂层技术发展引进设备的价格很高，相应的涂层刀具的价格也就很高，涂层的费用占到刀具总价格一半，又由于生产的涂层刀具质量不是很稳定，国内缺乏涂层刀具检验标准，因此，在市场上造成了涂层价格高昂，但涂层刀具质量不稳定，刀具性能没有明显提升，这些问题制约了我国涂层的推广应用及发展。
3.5国产涂层设备的售后服务的欠缺制约了涂层技术的发展大部分的国内涂层设备生产厂商都不能提供包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具应用技术等在内的完整的刀具涂层工艺技术，所以设备生产厂商也不能长期的提供技术服务，无法在技术上给予支持，这将给使用者带来了许多不能解决的技术问题，这导致国产涂层设备难以正常使用，这将极大地限制了PVD涂层设备的推广发展。
3.6国内加工制造的低水平也限制了涂层技术的发展80年代，国内数控机床的应用还不是十分广泛，加工制造处于较低的水平，市场上主要使用高速钢刀具，仍以焊接的硬质合金刀具为主，可转位刀片以一般多采用CVD涂层的车削类刀具为主。