刀具涂层材料的分类及研究进展
刀具涂层技术介绍
刀具涂层技术介绍刀具涂层技术是一种在刀具表面涂覆一层特殊材料的技术，旨在提高刀具的硬度、耐磨性、热稳定性和化学稳定性等性能。
刀具涂层技术的发展与高速切削、高效加工和先进制造技术的进步密切相关。
本文将对刀具涂层技术的原理、种类以及应用进行介绍。
1.碳化物涂层：如碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等。
这些涂层具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重载切削。
2.氮化物涂层：如氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)等。
这些涂层具有较高的硬度和化学稳定性，广泛应用于切削、修磨和打孔等工艺。
3.金属涂层：如钛合金(TiAlN)、氧化锆(ZrO2)等。
这些涂层具有较高的热稳定性和抗氧化性能，适用于高温切削和挤压。
4.金刚石涂层：金刚石涂层具有超高硬度和低摩擦系数，能够有效提高刀具的寿命和切削质量。
但由于金刚石涂层的制备技术复杂和成本较高，目前还处于实验阶段。
1.金属切削：刀具涂层技术在金属切削领域得到广泛应用，可以提高切削效率和工件表面质量。
例如，在高速铣削中，采用碳化钛涂层的刀具可以显著提高切削速度和切削质量。
2.木材加工：刀具涂层技术在木材加工领域也有一定的应用。
通过涂覆特殊涂层，可以延长刀具的使用寿命，并提高加工效率。
例如，在木材切削中，采用氮化钛涂层的刀具可有效降低磨损和摩擦。
3.非金属材料加工：刀具涂层技术在陶瓷、塑料、复合材料等非金属材料加工领域也得到了广泛应用。
通过涂层技术，可以改善切削表面的光洁度，并提高工件的精度和质量。
4.汽车零部件加工：在汽车零部件加工领域，刀具涂层技术可以有效提高零部件的加工精度和耐用性，适用于发动机气门、曲轴、轴承等零部件的加工。
刀具涂层技术的发展为现代制造业带来了巨大的效益。
随着材料科学、纳米技术和涂层技术的进一步发展，刀具涂层技术的性能和应用范围将会不断扩大。
预计未来刀具涂层技术将更加智能化和环保化，能够实现刀具表面的自动修复和自动调节。
这将进一步提高切削效率和加工质量，推动现代制造业的发展。
刀具涂层的种类及作用介绍【汇总】
刀具涂层的种类及作用介绍内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多数控刀具技术展示，就在深圳机械展-刀具展区！刀具涂层的种类1氮化钛涂层(TiN)TiN是一种通用型PVD涂层，是工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料,可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度，适用于高速钢切削刀具或成形工具，改善其加工性能。
2氮化铬涂层(CrN)CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。
涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。
3金刚石涂层(Diamond)CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层。
适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同，分别有其特定的使用场合。
此外，还可以采用多层涂层，此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层，可以进一步提高刀具的使用寿命。
4氮碳化钛涂层(TiCN)TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。
可增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃。
所以，目前生产的一些刀片，如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X 和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。
TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。
株硬--FMA11系列面铣刀5氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。
主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。
根据涂层中所含铝和钛的比例不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的表面硬度，因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。
例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。
刀具涂层技术的进展和应用
材料进行了改进，可能采 用了梯度结构。ＴｉＮ 涂层 不宜单独使用，因为与硬
后刀面磨损量 Ｖ Ｂ ／ ｍ ｍ
０．１５
ＹＮ０５
０．１０
０．０５ＹＷ１／ＴｉＣ来自涂层０ １０３０
５０
７０
９０
切削时间 ｔ／ｍｉｎ
ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ Ｏ ， ２３
ＴｉＣＮ／Ａｌ Ｏ ／ＴｉＮ， ２３
ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ Ｏ ／ＴｉＮ， ２３
ＴｉＣＮ／Ａｌ Ｏ ／ＴｉＣＮ／ ２３
ＴｉＮ，ＴｉＣ／ＴｉＣＮ／ＴｉＮ， Ｔ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉ Ｃ Ｎ ／ Ｔ ｉ Ｎ 等。以 Ｔ ｉ Ｃ 为底层是传统的做 法，现在多用 ＴｉＣＮ 为底
４２
２
２ＴｉＮ＋８ＨＣｌ
２ＴｉＣｌ ＋２ＣＨ ＋Ｎ ＋２Ｈ →
４
４２
２
２ＴｉＣＮ＋８ＨＣｌ＋２Ｈ ２
２ＡｌＣｌ ＋３ＣＯ ＋３Ｈ →
３
２
２
Ａｌ Ｏ ＋３ＣＯ＋６ＨＣｌ ２３
（２） ＰＣＶＤ（等离子体化学气相沉
合：Ｔ ｉ Ｃ Ｎ ／ Ａ ｌ Ｏ ， ２３
ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／ＴｉＮ，
硬质合金牌号的刀片有较宽的适用范 层涂层材料多用 Ｔ ｉ Ｃ ／ Ｔ ｉ Ｎ 、Ｔ ｉ Ｃ ／ Ｙ Ｔ １ ５ ， 而且也远高于 Ｙ Ｔ ３ ０ Ａ 和
围。 在 ２００７ 年第十届中国国际机床
展览会上，高速钢和硬质合金涂层刀
Ａｌ Ｏ 等，三层涂层材料多用 Ｔ ｉ Ｃ ／ ２３
ＴｉＣＮ／ＴｉＮ、ＴｉＣ／Ａｌ Ｏ ／ＴｉＮ 等。涂 ２３
ＡｌＣｒＮ
３２００
０．３５
１１００
刀具涂层知识及超硬刀具材料的涂层技术的研究
刀具涂层知识及超硬刀具材料的涂层技术的研究一、刀具涂层通过化学或物理的方法在刀具表面形成某种薄膜，使切削刀具获得优良的综合切削性能，从而满足高速切削加工的要求；自20世纪70年代初硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，为刀具性能的提高开创了历史的新篇章。
涂层刀具与未涂层刀具相比，具有显著的优越性：它可大幅度提高切削刀具寿命；有效地提高切削加工效率；提高加工精度并明显提高被加工工件的表面质量；有效地减少刀具材料的消耗，降低加工成本；减少冷却液的使用，降低成本，利于环境保护。
二、刀具涂层的特点：1，采用涂层技术可在不降低刀具强度的条件下，大幅度地提高刀具表面硬度，目前所能达到的硬度已接近100GPa；2.随着涂层技术的飞速发展，薄膜的化学稳定性及高温抗氧化性更加突出，从而使高速切削加工成为可能。
3.润滑薄膜具有良好的固相润滑性能，可有效地改善加工质量，也适合于干式切削加工；4.涂层技术作为刀具制造的最终工序，对刀具精度几乎没有影响，并可进行重复涂层工艺。
三、常用的涂层1，氮化钛涂层：氮化钛（TiN）是一种通用型PVD涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。
该涂层用于高速钢切削刀具或成形工具可获得很不错的加工效果。
2，氮化铬涂层：CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。
涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。
3，金刚石涂层CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层(注意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会产生大量切削热，并导致发生化学反应，使涂层与刀具之间的粘附层遭到破坏)。
4，氮碳化钛涂层：氮碳化钛（TiCN）涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。
2023年涂层刀具的切削性能及应用现状分析模板
3. 涂层刀具的切削性能提升：研究发现，涂层刀具在切削过程中能够显著降低切削力，提高切削效率。以钢铁行业为例，使用涂层刀具加工钢材，相比传统刀具，切削力可以降低20%，切削效率提高30%以上。
3. 切削表面质量评价：切削表面质量是衡量涂层刀具切削效果的重要指标之一。通过对切削表面粗糙度、表面硬度等参数的评估，可以评估涂层刀具在切削过程中对工件的加工质量影响。切削表面质量的好坏对于工件的尺寸精度、表面光洁度以及工件在后续加工中的使用性能都有着重要影响。
切削性能评价
Cutting performance evaluation
1.金属加工领域中的涂层刀具应用2.涂层刀具：高速、重切削和干切削的理想选择
涂层刀具广泛应用领域
20%50%3002
涂层刀具的优势和特点
涂层刀具的市场需求增长
以数据驱动的方式呈现涂层刀具市场增长趋势
2019年至2025年，全球涂层刀具市场年均复合增长率预计达到X％，预计市场规模将从X亿美元增长到X亿美元。
2. 切削温度的评价：可以研究不同涂层刀具在切削过程中的温升情况，并以切削温度为指标，评估其在高温环境下的稳定性和使用寿命。通过实验或者模拟计算，可以深入分析不同涂层刀具的散热效果，从而评价其对降低切削温度的贡献。
3. 切削质量的评价：可以通过评估不同涂层刀具在切削过程中的表面粗糙度、加工精度等指标，来确定其在切削加工中的质量表现。可以使用表面粗糙度测量仪、三坐标测量仪等工具进行实际检测，从而对比分析不同涂层刀具的切削质量差异，并评判其适用范围和潜力。
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及发展方向
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及进展方向在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决议性的影响。
刀具性能的两个关键指标硬度和强度（韧性）之间好像总是存在着冲突，硬度高的材料往往强度和韧性低，而要提高韧性往往是以硬度的下降为代价的。
在较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiC、TiN、Al2O3,等）构成的涂层刀具，较好的解决了刀具存在的强度和韧性之间的冲突，是切削刀具进展的一次革命。
涂层刀具是近20年来进展最快的新型刀具。
目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
1涂层刀具、涂层材料及涂层方法涂层刀具的特点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。
一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用，因而可以大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。
但是刀具在现有的涂层工艺进行涂层后，因基体材料和涂层材料性质差别较大，涂层残留内应力大，涂层和基体之间的界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程中还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备多而杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升等缺点。
常用的涂层材料及性质常用的涂层材料常用的涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。
依据化学键的特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型和离子键型。
涂层材料的性质金属键型涂层材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好的综合性能，是最一般的涂层材料。
共价键型涂层材料（如B4C、SiC、BN、金刚石等）硬度高、热胀系数低、与基体界面结合强度差、稳定性和多层匹配性差。
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。
刀具涂层材料研究进展_余东海
刀具涂层材料研究进展余东海王成勇张凤林广东工业大学摘要:随着涂层技术的进步,刀具单涂层向着多元多层及纳米复合技术的方向发展。
具有高硬度,高耐磨性及抗高温氧化性能的纳米技术刀具涂层是近来研究的热点,并显示出良好的应用前景。
具有低摩擦系数的软涂层刀具的开发为刀具涂层的发展开辟了新的领域。
关键词:刀具,刀具涂层,涂层材料Development of Cutting Tool Coating MaterialYu Donghai Wang Chengyong Zhang FenglinAbstract:Traditional monolayer cutting tool coatings develop in to the mult-i element and multilayer coatings along with the develop ment of coating technology.Nano-technologic cu tting tool coatings which have superior hardness,wear resistance and ox-i dation resistance become the hot poin t of research and display well applied prospects.Soft cutting tools are excellent in friction and wear resistance,which break a new field of coating technology.Keywords:cutting tool,cutting tool coating,coating materials1引言涂层刀具是利用气相沉积方法在高强度的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面涂覆几个微米的高硬度、高耐磨性的难熔金属或非金属化合物涂层而获得的。
二硫化钼“软”涂层刀具的研究进展及应用
1 引言刀具涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一，而涂层材料的选择是影响刀具涂层性能的关键。
根据涂层材料的性质，可以将涂层刀具分为“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具两大类。
TiC、TiN、TiCN 和TiAlN 等硬涂层通过高硬度和良好的耐磨性，可降低或者减轻刀具磨损，从而提高刀具的切削性能。
然而，使用这些涂层的刀具摩擦系数一般都较高，加工过程中需要进行润滑，当切削速度增大时，润滑液作用急剧下降。
而采用固体润滑剂如MoS2、WS2等制备的刀具“软”涂层，因其摩擦系数很低，可减轻摩擦，降低切削力和切削温度，从而减少刀具的粘结磨损，延长刀具寿命，提高加工零件质量。
MoS2固体润滑剂具有摩擦系数低、承载力大、耐磨性好、与基体结合力强等优点，被广泛应用在航空航天、电子、机械制造等领域。
Martin等通过控制溅射时的杂质含量、晶粒尺寸等因素，使MoS2在真空下的摩擦系数降至0.001，充分展示了MoS2所特有的减摩、润滑的优异性能。
另一方面，MoS2的缺陷也十分明显：当温度超过400℃时MoS2即开始氧化，并且随着温度的升高氧化程度逐渐加深，同时润滑性能急剧下降，其原因是材料发生了摩擦化学反应，生成了硬质颗粒MoO3，增大了涂层的磨损。
MoS2对于环境湿度十分敏感，易吸湿并直接导致摩擦系数的升高，当环境相对湿度由10% 升至90%时，其摩擦系数增大近一倍。
此外，MoS2随测试环境和接触条件的变化，其性能还容易产生波动。
MoS2的这些缺点使其进一步应用受到一定的限制。
目前，围绕改善MoS2及其涂层的性能、提高MoS2“ 软”涂层刀具在切削加工中的应用等热点问题，国内外学者进行了多方面的研究和探索。
2 MoS2“ 软”涂层研究的国内外进展影响涂层性能的因素不仅有涂层材料本身的物理化学性能，还包括基体的理化性能、涂层工艺以及基体与涂层之间、涂层与涂层之间的相互匹配等。
这些影响因素可以分为以下两方面。
1.基体的选择基体作为涂层的支撑体，对涂层性能的影响不言而喻，有时甚至直接决定涂层工艺的成败。
刀具涂层
3.涂层刀具的种类
涂层刀具有四种：
（1）涂层高速钢刀具、 （2）涂层硬质合金刀具、 （3）在陶瓷刀片上的涂层刀具、 （4）在超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上的 涂层刀具
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度 较低的材料，目的是为了提高刀片表 面的断裂韧度（课提高10%以上）， 可减少刀片的崩刃和磨损，扩大应用 范围。
此外，该涂层可以和TiN 涂层形成多层膜结 构，不但可以保持TiN 涂层与基体材料良好的结 合和表面抗氧化性能， 同时多层涂层形成的TiN / TiCN 内界面能改变单一涂层的柱状晶生长结构， 提高涂层的韧性，从而提高涂层刀具的切削性能。
软涂层也称为自润滑涂层，追求的目标是低 摩擦因数，增加刀具表面的润滑性能，在切削加 工中减少工件与刀具之间的摩擦，防止积屑瘤的 产生，从而提高加工表面质量，延长刀具寿命。 在某些情况下，一些材料并不适合采用硬涂层刀 具加工， 如在航空航天中的一些高硬度硬质合金、 钛合金等。这些材料在加工中非常黏刀，在刀具 前刀面生成积屑瘤，不仅增加切削热、降低刀具 寿命，而且影响加工表面质量。采用软涂层材料 刀具可获得更好的加工效果。通常的软涂层有 MoS2、WS2、WC/C、TaS2/Mo 等。
4.涂层方法
目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气 相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。 前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5um；后 者的沉积温度为900~1100℃，沉积厚度可达 5~10um，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。
2） 碳氮化钛（TiCN） 是通过多元合金化方法 向TiN 涂层中加入C 元素得到的， 由于C 元素的 引入，涂层的硬度和抗氧化温度都得到了提高。 TiCN 涂层在常规加工、温度低于500℃的条件下， 表现出比TiN 及TiAlN 涂层更优越的性能——— 涂层硬度高、 表面粗糙度值和摩擦因数小。
机械加工刀具材料及涂层的研究与应用
机械加工刀具材料及涂层的研究与应用一、引言机械加工是制造业中必不可少的一环，而机械加工刀具作为机械加工的关键工具，其材料和涂层的选择对于加工效率和质量起着至关重要的作用。
本文将探讨机械加工刀具材料及涂层的研究与应用，从而提高加工效率和质量，推动制造业的发展。
二、机械加工刀具材料的研究与应用1. 高速钢高速钢是机械加工刀具中常用的材料之一。
它具有高硬度、耐热、抗断裂和耐磨损等特点，适用于中低速切削加工。
然而，由于高速钢的切削速度受限，无法满足现代加工的高效要求。
因此，研究人员开始寻找更高性能的刀具材料。
2. 硬质合金硬质合金是一种由WC（碳化钨）和Co（钴）等金属粉末烧结而成的材料。
与高速钢相比，硬质合金具有更高的硬度和热稳定性，适用于高速切削加工。
在实际应用中，可以根据不同加工条件选择不同成分和颗粒度的硬质合金，以获得最佳的加工效果。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具是近年来兴起的一种新型刀具材料。
由于陶瓷材料具有优异的热稳定性和硬度，陶瓷刀具具有较高的耐磨性和切削性能，适用于高速、高温和重切削条件下的加工。
然而，由于陶瓷刀具的脆性和高成本，其应用仍受到一定的限制。
三、机械加工刀具涂层的研究与应用1. 碳化物涂层碳化物涂层是机械加工刀具常用的涂层之一，如TiC、TiCN、TiAlN等。
这些涂层具有良好的硬度和耐磨性，在切削过程中可以有效减少刀具磨损和摩擦，提高刀具的寿命和加工质量。
2. 氮化物涂层氮化物涂层在机械加工刀具中也有广泛的应用，如TiN、TiAlN等。
氮化物涂层具有良好的耐磨性和耐高温性能，能够有效降低刀具磨损和摩擦，提高切削效率和加工质量。
3. 多层复合涂层多层复合涂层是近年来涂层技术的发展趋势之一。
该涂层由多种材料层组成，每一层的材料和厚度都根据不同的切削条件进行设计，以满足不同加工要求。
多层复合涂层具有较高的硬度和耐磨性，能够在较恶劣的工况下保持良好的加工性能。
四、结论随着制造业的发展，对机械加工刀具材料和涂层的性能要求越来越高。
机械加工刀具材料与涂层研究
机械加工刀具材料与涂层研究1.引言机械加工是现代制造业中至关重要的环节之一。
而在机械加工中，刀具的材料和涂层的性能对加工质量和效率都有着重要影响。
因此，研究机械加工刀具材料与涂层的优化和改进，对提高机械加工的效率、降低成本具有重要意义。
本文将探讨机械加工刀具材料与涂层的研究进展。
2.刀具材料的选择（1）高速钢高速钢因其在高速切削条件下具有良好的硬度、耐磨性和耐冲击性，广泛应用于机械加工领域。
然而，由于高速钢的硬度限制和耐高温性能较差，对于一些高温条件下的复杂切削工艺，如高温合金的切削加工，需要采用更加先进的刀具材料。
（2）硬质合金硬质合金是目前机械加工刀具中广泛使用的材料之一。
硬质合金由硬质颗粒（如碳化钨、碳化钛）和金属结合相（如钴、镍）组成。
硬质合金因其具有高硬度、耐磨性和耐高温性能，在高速切削和重切削领域应用广泛。
（3）陶瓷刀具陶瓷刀具由氧化铝、氮化硅、碳化硅等陶瓷材料制成。
陶瓷刀具因其具有高硬度、优异的高温性能和耐磨性，适用于高温合金和一些难加工材料的切削加工。
然而，由于陶瓷刀具的脆性和较高的成本，其在机械加工中的应用还较有限。
（4）超硬刀具超硬刀具是近年来发展起来的新型刀具材料，其主要成分是立方氮化硼（cBN）和金刚石。
超硬刀具因其具有硬度高、热稳定性好、低摩擦系数等特点，在高速切削和超精密切削领域有着广泛应用。
3.涂层技术的发展（1）单层涂层单层涂层是最早应用于刀具的一种涂层技术。
一般采用技术包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
PVD和CVD涂层均可提高刀具的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而延长刀具的使用寿命。
（2）多层涂层多层涂层是在单层涂层的基础上进一步发展起来的。
多层涂层的优点是：在不同层间设计不同材料和厚度，以提高刀具的耐磨性和切削性能。
常用的多层涂层结构包括TiN/TiCN、TiAlN/TiN等。
（3）纳米涂层纳米涂层是近年来涂层技术的一个重要发展方向。
纳米涂层具有很小的颗粒尺寸，可以提供更好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，还可以提高材料的韧性和强度。
刀具涂层材料的分类及研究进展
刀具涂层材料的分类及研究进展摘要：采用涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。
我国的刀具涂层材料经过多年发展，目前正处于关键时期，充分了解国内外刀具涂层材料的现状及发展趋势，有计划、按步骤地发展刀具涂层材料，对提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。
关键词：涂层刀具硬度膜Progress in the coating materials for tools and their classificationAbstract：Coating technology can be used to improve the service life of cutting tools effectively and enable the cutting tools to obtain excellent and comprehensive mechanical properties that will improve machining efficiency significantly . After years of development current coating materials for cutting tools is at a crucial period in China, full understanding on present status and development trend of tool coating materials both at home and abroad , and a planned step-by-step development of the coating materials for cutting tools will be of far reaching importance for improvement of our level in cutting tool manufacturing.Key Words: Coating ，Cutting Tool ，Hardness ， Film数控技术的发展离不开高寿命的切削工具——刀具。
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。
DLC刀具涂层研究综述
积稳定的薄膜的最大厚度。另外，膜厚的均匀性对内应力也有影响。
热稳定性差
DLC通常为非晶结构，是亚稳相，因此在温度升高过程中，DLC涂 层将发生石墨化，即 sp3 键向 sp2 键转变。从而引起 DLC 涂层的结构及 性能的变化。
3
DLC涂层存在的问题及解决方法
解决方法
多层膜
在机体上沉积制备多层膜 Ti/TiC/DLC 和 Ti/TiN/TiCN/DLC ，可大 大降低DLC涂层与基体间的内应力。
谢谢！
Thank you for your listening!
DLC刀具涂层 研究综述
目 录
1 2 3 4
涂层刀具产生背景 DLC涂层概述
DLC涂层存在的问题及解决方法
DLC涂层研究展望
涂层刀具产生背景
1
涂层刀具产生背景
background
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机械性能，从
而大幅度提高机械加工效率。因此，涂层技
背景
液相电沉积（Lபைடு நூலகம்D）
以有机溶液作为碳源，由高电压电源作用下有机物的分子 极化分解，发生复杂的物理化学变化，从而在基底上得到碳膜。
DLC涂层存在的问题 及解决方法
3
DLC涂层存在的问题及解决方法
存在的问题
【高中化学】中国刀具涂层材料之超硬材料涂层研究
【高中化学】中国刀具涂层材料之超硬材料涂层研究1.金刚石、类金刚石（dlc）涂层金刚石涂层是一种新型的刀具涂层材料。
它使用低压化学气相沉积技术在硬质合金基体上生长一层由多晶体组成的金刚石膜。
用于加工硅铝合金、铜合金等有色金属，玻璃纤维、硬质合金等工程材料。
刀具寿命是普通硬质合金刀具的50～100倍。
金刚石涂层采用了多种金刚石合成技术，其中最常见的有热线法、微波等离子体法和直流等离子体喷射法。
金刚石涂层刀具是通过改进涂层方法和涂层结合来生产的，并已在工业上得到应用。
近年来，美国、日本和瑞典等国家都已相继推出了金刚石涂层的丝锥、铰刀、铣刀以及用于加工印刷线路板上的小孔金刚石涂层硬质合金钻头及各种可转位刀片，如瑞典sandvik公司的cd1810和美国kennametal公司的kcd25等牌号产品。
美国turchan公司开发的一种激光等离子体沉积金刚石的新工艺，用此法沉积金刚石，由于等离子场包围整个刀具，刀具上的涂层均匀，其沉积速度比常规cvd法快1000倍。
此法所成的金刚石涂层与基体之间产生真正的冶金结合，涂层强度高，可防止涂层脱落、龟裂和裂纹等缺陷。
cemecon公司具有特色的cvd金刚石涂层技术，2000年建立生产线，使金刚石涂层技术达到工业化生产水平，其技术含量高，可以批量生产金刚石涂层。
类金刚石涂层在加工某些材料（铝、钛及其复合材料）方面具有明显的优势。
低压气相沉积DLC涂层的微观结构与天然金刚石涂层仍有很大差异。
20世纪90年代，在活性氢存在的情况下，通常使用低压气相沉积DLC，涂层中含有大量氢。
氢含量过高会增加涂层的硬度和粘结应力。
DLC中的氢在较高温度下会缓慢释放，这将导致涂层的不稳定性。
无氢类金刚石的硬度高于含氢类金刚石。
它具有结构均匀、沉积面积大、成本低、表面平整等优点。
近年来，它已成为类金刚石涂层研究的热点。
美国科学家A.A.voevodin提出，沉积超硬DLC涂层的结构设计为Ti-tic-DLC梯度转变涂层，从而逐渐提高从软钢基体到表面超硬DLC涂层的硬度。
硬质合金刀具涂层及种类
硬质合金刀具涂层及种类自从20世纪60年代以来，经过近半个世纪的的发展，刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。
刀具表面涂层，主要通过提高刀具表面硬度，热稳定性，降低摩擦系数等方法来提升切削速度，提高进给速度，从而提高切削效率，并大幅提升刀具寿命。
图一 PVD涂层刀具一、涂层工艺刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）和（PVD）两大类。
1．CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。
CVD可实现单成份单层及多成份多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强度较高，薄膜厚度较厚，可达7～9μm，具有很好的耐磨性。
但CVD工艺温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；涂层内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；同时，CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染。
为解决CVD工艺温度高的问题，低温化学气相沉积（PCVD），中温化学气相沉积（MT-CVD）技术相继开发并投入实用。
目前，CVD（包括MT-CVD）技术主要用于硬质合金可转位刀片的表面涂层，涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。
2．PVD技术主要应用于整体硬质合金刀具和高速钢刀具的表面处理。
与CVD工艺相比，PVD工艺温度低（最低可低至80℃），在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度基本无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响。
PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。
图二 PVD涂层原理物理气相沉积（PVD）在工艺上主要有（1）真空阴极弧物理蒸发（2）真空磁控离子溅射两种方式。
（1）阴极弧物理蒸发（ARC）真空阴极弧物理蒸发过程包括将高电流，低电压的电弧激发于靶材之上，并产生持续的金属离子。
被离化的金属离子以60～100eV平均能量蒸发出来形成高度激发的离子束，在含有惰性气体或反应气体的真空环境下沉积在被镀工件表面。
机械加工刀具耐磨涂层的研究与应用
机械加工刀具耐磨涂层的研究与应用随着工业的不断发展，机械加工行业对刀具的要求越来越高。
作为机械加工中最关键的工具之一，刀具的性能往往直接影响着加工效率和加工质量。
其中，刀具的耐磨性是一个尤为重要的指标。
为了提高刀具的耐磨性，科学家们进行了大量的研究，并开发出了各种各样的耐磨涂层。
一、耐磨涂层的类型及特点耐磨涂层按照材料的不同可以分为多种类型，主要包括金属涂层、陶瓷涂层、金属-陶瓷复合涂层等。
这些涂层具有以下特点：1. 金属涂层：金属涂层主要通过使刀具表面形成一层硬度较高的金属层来提高刀具的耐磨性。
这种涂层具有良好的热导性和导电性，并具有较高的耐磨性和耐蚀性，能够有效地提高切削性能和加工精度。
2. 陶瓷涂层：陶瓷涂层常用的材料有氮化硅、氮化铝等。
陶瓷涂层具有极高的硬度和耐磨性，能够抵抗高温和高压力的侵蚀，适用于高速切削和重负荷加工。
3. 金属-陶瓷复合涂层：金属-陶瓷复合涂层是将金属涂层与陶瓷涂层相结合，充分发挥两者的优点。
金属-陶瓷复合涂层不仅具有较高的硬度和抗磨性，还能够保持较低的切削阻力，提高加工效率和切削质量。
二、耐磨涂层的研究进展随着科技的进步，对刀具耐磨涂层的研究也在不断深入。
近年来，人们在涂层原理、制备工艺、结构设计等方面进行了大量的探索和创新。
1. 涂层原理：科学家们发现，刀具的耐磨性主要与涂层的硬度和抗磨性有关。
因此，研究人员通过改变涂层的成分和结构，提高其硬度和抗磨性，进而提高刀具的耐磨性。
2. 制备工艺：为了制备出高质量的耐磨涂层，科学家们不断改进涂层的制备工艺。
目前，常用的制备方法主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、离子束辅助沉积（IBAD）等。
这些工艺既能保证涂层的致密性，又能够获得较高的硬度和抗磨性。
3. 结构设计：为了提高涂层的性能，研究人员还通过调控涂层的结构来实现。
在金属涂层中，引入纳米晶、纳米颗粒等结构可以有效地增加硬度和强度。
在陶瓷涂层中，可以通过控制晶粒尺寸、改变晶格结构等方式来改善涂层的耐磨性。
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)。
- 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)。
刀具涂层材料的分类及研究进展————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：刀具涂层材料的分类及研究进展摘要:采用涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。
我国的刀具涂层材料经过多年发展，目前正处于关键时期,充分了解国内外刀具涂层材料的现状及发展趋势,有计划、按步骤地发展刀具涂层材料，对提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。
关键词:涂层刀具硬度膜Ｐｒogreｓｓin thｅcoａting materials foｒtoolｓaｎdｔhｅiｒclassificationAbstract：Cｏａting ｔecｈｎolｏgy caｎbｅused to improve tｈe ｓeｒｖｉce ｌife of ｃuttinｇ tools effectivｅｌy aｎd enabｌe the cutting tools ｔo obtain ｅxcｅllent aｎd compｒeｈｅnｓiｖe mechａnical properties that will iｍprov ｅ machinｉｎg ｅfｆiｃiｅncy signｉficanｔly . Ａfｔer yearｓ of deｖelopｍeｎt current coating maｔerｉaｌｓ for ｃuttｉnｇ tools iｓ at a ｃruｃiａl period in China, full ｕndersｔandinｇ on pｒesent stａtuｓ and deｖelｏｐmeｎt ｔrend of tｏoｌcｏatｉng mateｒialｓ both ａｔ homｅａnｄ abroad , and a pla ｎnｅd stｅｐ-by-stｅｐ deｖelopmeｎt ｏｆ tｈｅｃoａting maｔeｒials for cu ｔting tools wiｌl be of far rｅａching ｉmportaｎcｅ fｏｒｉmｐrovemｅｎt of our lｅveｌ in cutting tｏoｌ maｎufacturing.Ｋey Words:Coａｔing ，Cutting Tool ，Harｄness , Fｉｌｍ数控技术的发展离不开高寿命的切削工具——刀具。
自刀具涂层技术从问世以来，刀具的性能得到了很大的改善,对加工技术的进步起着非常重要的作用。
涂层刀具已经成为现代刀具的标志，西方国家新型数控机床所用切削刀具中有８0％左右使用涂层刀具，而且随着21 世纪科技的发展，涂层刀具的比例将进一步增加。
目前在制造业所用硬质合金刀具上采用较多的涂层有ＴiN、TiC、TｉCN、TiAｌN 以及新出现的AｌＣrN、TiＳiN 涂层等等,刀具寿命明显提高。
另外涂层在钻头、铰刀、齿轮滚刀、丝锥上也都获得很好的应用效果。
随着科技的发展,刀具涂层技术将不断提高,刀具涂层材料也日新月异。
１刀具涂层材料的种类刀具涂层材料有多种分类方法,根据涂层材料的性质,刀具涂层材料可分为两大类，即: “硬”刀具涂层材料和“软”刀具涂层材料。
“硬”涂层刀具追求高的硬度和耐磨性。
目前应用最多的刀具硬涂层材料有金刚石、类金刚石、氮化碳、立方氮化硼以及ＴiＣ、TiＮ、TiCN、Al2Ｏ3、TiAlＮ等及其组合。
“软”刀具涂层材料追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，可减小粘结,减轻摩擦，降低切削力和切削温度。
“软”涂层刀具材料主要有MoS ２、WＳ2、CａS２、TａS２等及其组合,又称为“自润滑刀具”涂层材料。
另外涂层方式有：单涂层、多涂层、梯度涂层、软／硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等多种涂层方式,如图１所示:2 常用“硬”刀具涂层材料的发展与应用随着现代工业产品中各种新型的、难加工材料的涌现以及工件加工精度的不断提高，传统的切削刀具材料在很多领域已不能满足需要,于是超硬刀具材料的开发和应用越来越得到专业技术人员的重视。
常用的超硬刀具涂层材料主要有金刚石薄膜、氮化碳涂层、TiN、T ｉC 基涂层等，尤其是TiN、TiC 基涂层应用最为广泛。
2．1 金刚石薄膜金刚石薄膜具有优异的力、热、光、电等性能以及高弹性模量和低摩擦系数，具有广泛的应用前景，特别是在金刚石涂层刀具领域,被认为是金刚石薄膜能够最先实现产业化的领域之一，受到各国科学界和有关公司的关注,各国都投入了大量人力物力进行研究。
自上世纪８0 年代开展金刚石薄膜研究热膜，现在,国外已有商业化的金刚石涂层刀具出售，我国虽有许多科研单位都报道在实验室成功制备出高附着力的金刚石薄膜刀具，但离产品的完全市场化还有一段距离。
关键问题是要进一步提高附着力的前提下，解决批量生产时产品质量的稳定性和可重复性问题。
另外，金刚石薄膜的应用在许多方面取得突破,金刚石涂层工具能加工非铁合金如Si-Al合金、陶瓷、纤维增强塑料和木材等,具有巨大的前景。
金刚石涂层具有一种高度小平面形的组织结构,这使得在刀片的前面呈显微粗糙的表面。
这种粗糙的金刚石小平面的作用可比喻为显微断屑器，而在刀片的后面,这种小平面会导致工件加工表面光洁度变差。
当今，汽车工业在加工硅－铝合金（特别是300系列) 零件时,主要是使用金刚石涂层刀具。
金刚石涂层刀具还有望在加工金属基复合材料（ＭＭＣ) 、碳－碳复合材料和木材加工业等领域获得应用。
2.２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。
２.3 TiN、TiC 基涂层TiC 是一种高硬度的耐磨化合物，有良好的抗后刀面磨损和抗月牙洼磨损能力。
ＴiN 涂层材料是目前应用最广的一种薄膜材料,它的硬度稍低,但它与金属的亲和力和润湿性能好,在空气中抗氧化能力比ＴiC 好，但由于它的耐高温抗氧化性能不高限制了它的更广泛的应用。
为改善单层薄膜的性能,涂层的多元化( 加入其它合金元素) 和多层化成为了研究的热点。
多元化薄膜如ＴiＣN 具有了TｉC 和ＴiN 的综合能力,其硬度高于TiN 和TiC,因此是一种较为理想的刀具涂层材料。
ＴiAｌN 是含有抗氧化能力良好的Al 的一种涂层,通常采用PVD( 物理气相沉积) 方法来制备,在切削过程中Al 氧化而形成Al2O3，从而起到抗氧化和抗扩散磨损的作用，在高速切削时，TｉＡlＮ涂层刀具的切削效果优于TiN 和TiＣN 涂层刀具，主要原因是TiAlN 涂层刀具的硬度、抗氧化和抗粘结能力高,尤其是由于TiAlＮ涂层刀具具有很高的高温硬度.多层化薄膜如TiAlＮ/ Al2Ｏ3多层PＶＤ涂层等目前研究也较多,其涂层硬度达400０ HＶ，涂层数为4０0 层( 总厚度5 μｍ）。
最近又开发了纳米涂层( Nａno - ｓcａleｄ coａtｉｎg) 技术，这种方法可采用多种涂层材料的不同组合满足不同功能和性能要求，特别适合于高速干切削。
硬质合金刀具的多层纳米涂层可分为5 大类: 1 ) 氮化物／氮化物: TiN/ＶＮ,56ＧPa; TiN／NｂN，51GPa; 2 ) 氮化物/碳化物： TｉＮ/ＣNX, 45 -55GPa; ZrN/CNX,4０ - 45GPａ；３) 碳化物／碳化物: ＴiＣ /ＶＣ， 52GPa; TiC /NｂＣ， 4５－５5GPa; 4) 氮化物或碳化物／金属: TiN/Nb,５2G Ｐa; TiAlN/Mo，51ＧＰa； 5) 氮化物／氧化物: TiＡｌN/Al2O３,此外还有加入TiＢ2、BN 的体系等。
这些复合涂层每调制周期由两种材料组合而成,厚度仅为几纳米，根据切削需要，可相互叠加涂覆上百层,总厚度可达2 ~ 5 μｍ。
设计合理的纳米涂层可使刀具的硬度和韧性显著增加,使其具有优异的抗摩擦磨损及自润滑性能,十分适合于干切削。
涂层的多层化及其相关技术的出现,使涂层既可提高与基体的结合强度又能提高其耐腐蚀性能、抗氧化性能等综合性能，是最有发展前景的一类涂层材料。
3 “软”刀具涂层材料的发展与应用“硬”涂层刀具技术已经逐渐成熟,其中以黄金色的TiN 涂层的应用最为广泛。
然而,诸如航空航天工业使用的许多高强度铝合金、钛合金或贵金属材料等都不适合用“硬”涂层刀具加工,仍主要使用无涂层的高速钢或硬质合金刀具。
“软”涂层刀具的开发则可较好地解决此类材料的加工问题。
刀具“软”涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，如: MoS2、WS２、CａS2、TaS2等，在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性,如：摩擦系数低、承载极限高、高温下化学稳定性好、物性变化小、能适应120０℃以上的工作温度范围和很宽的摩擦副运动速度范围，适于在高温、高速和大载荷等特殊环境条件下使用。
该类涂层可在刀具表面形成固体润滑膜,从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。
由于具有层状结构的固体润滑剂与摩擦表面具有较强的粘结能力，并且各层之间有较低的剪切强度,在切削过程中，存在于刀具表面的固体润滑膜会转移到工件材料表面，形成转移膜，使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间,在固体润滑膜内部,从而可达到减小摩擦、阻止粘结、降低切削力和切削温度、减小刀具磨损的目的。
目前“软”涂层刀具技术在国内研究较少，但“软”涂层刀具可应用与干切削,对阻止粘结、减小摩擦、提高刀具寿命、降低加工成本等具有重大的理论和实际意义,具有广阔的应用前景。
4 超硬材料涂层4．１金刚石、类金刚石（DLＣ) 涂层金刚石涂层是新型刀具涂层材料之一。
它利用低压化学气相沉积技术在硬质合金基体上生长出一层由多晶组成的金刚石膜, 用其加工硅铝合金和铜合金等有色金属、玻璃纤维等工程材料及硬质合金等材料, 刀具寿命是普通硬质合金刀具的50－100倍。
金刚石涂层采用了许多金刚石合成技术, 最普通的是热丝法、微波等离子法和DC 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刀具，并在工业上得到了应用。
近年来, 美国、日本和瑞典等国家都已相继推出了金刚石涂层的丝锥、铰刀、铣刀以及用于加工印刷线路板上的小孔金刚石涂层硬质合金钻头及各种可转位刀片, 如瑞典Sanｄｖik 公司的CＤ18１0 和美国Ｋennａmeｔaｌ公司的KＣD2５等牌号产品。