合金刀具的涂层工艺

随着加工材料的多样性越来越丰富，对刀具的要求也越来越高，涂层的种类也随之增多；现在主要经常用到的涂层有：氮化钛（TiN）氮化铝钛（TIALN）氮碳化钛（TiCN）高铝钛（ALTiN）氮化铬（CrN）碳氮化铬（CrCN）氮化铬铝（ALCrN）类金刚石（DLC）等涂层。

上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），导致刀具脆性破裂。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，成为PCVD法（等离子体化学气相沉积法）。即李颖等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至600℃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。具报道，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），故刃口没有涂层刀具锋利。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接硬质合金刀具上。据报道，日本三菱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。切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成型刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。