涂层刀具的切削性能与发展
涂层硬质合金刀具及其在切削加工中的应用
个 重 要里 程 碑 ， 着涂 层技 术 的迅 速 发展 ， 层 随 涂
硬 质合 金 的性 能 有 了重 大 的改 进 ， 用 范 围 日益 应
扩 大 。为满 足 现代 机 械 高效 率 、 高精 度 、 可靠 性 高
的要求 ， 界各 国都 十分注重涂 层技术 的发展。 世
从 ２ 世纪 ７ 年代起涂层硬质合金刀具已经普遍 ０ ０ 应 用 到 加 工生 产 当 中 ， 当前 Ｃ ＮＣ机床 所用 切 削刀 具 有 ８ ％左 右使 用 涂层 硬 质 合金 刀具 。 ０
维普资讯
光 电对 抗 与 无源 干 扰
２０ ０ ２年 第 ３期
涂 层 硬 质 合 金 刀 具 及 其 在 切 削加 工 中 的应 用 ＊
宋 洁 冰 李 雪 飞 刘 桂 金 张春 艳
（ 息产业 部电子第五 十三研究所 信 锦州 １ １０ ２ ００）
Ｃ ＶＤ技 术 的发展 受 到 了一 定 的制 约 。
２ ２ Ｐ Ｄ 技 术 的发 展 ． Ｖ
金 刀 片基 体上 涂 覆 ＴＣ ， ｉ 与未 涂 层 的 ＷＣ 基 硬 质 合 金 ＹＴ１ 进 行 车 削 对 比 。 工 件 材 料 为 ５
６ Ｓ２ （ Ｃ ０ 切 削 用 量 ａ ０ ｉＭｎ 职 ４ ）， ： １ ｍｍ， ｆ＝ ０ ． ２ ｍ／， ＝ １ ５ ｍｉ 测 得 刀 具 后 刀 面 磨 损 曲 ｍ ｒ １ ｍ／ ｎ，
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｃ ｔｅ ；ｃ ａ ｔｎｇ；ｈａ ｄ ａｌ ｙ ｕ ｔｒ ｏ ｔｉ ｒ ｌ ｏ
１ 概 述
涂层 硬 质 合 金刀 具 的 出现 是 刀具 发展 史 上 的
一
采用 了涂层 处 理 ， 中 Ｃ 其 ＶＤ涂 层 占到 了 ９ ％ ； ９ 九 十年 代 中期 ， ＶＤ涂 层硬 质 合金 刀 片在涂 层 硬 质 Ｃ
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。
氮化碳涂层刀具制备工艺与切削性能研究
２ 、氮化碳涂层刀具的制备
涂层刀具的切 削性能与基体材料、 涂层材料 以及涂层工艺的技术 水平都有很大的关系， 涂层与基体的结合 强度 、 涂层及其界面组织结 构、择优取向、 各单涂层厚度及总厚 度等都是决定涂层刀具性能 的重 要因素。 ２１基体的选择 ． 涂层与基体 以及不问涂层之间的物理性能 匹配程度对涂层 刀具 的性能影响很大 ， 其中基体 、 各层之间的热膨胀系数、弹性模量的差 别直接决定 了最终涂层刀具的性 能。由于热胀系数和 弹性模量 的不
科学技术
氮化碳涂层刀具制备工艺与切削性能研究
王 道 波 石 磊
１山东理工大学
【 摘
山东 淄博 ２ ５ ４ ２山东商务职业学院机械 系 山 东 烟 台 ２ ４７ ５０ ９ ６ ６０
要 】氮化碳作为新型的刀具涂层材料 ，其特 点是硬度 高、导热性好 、附着力强 、摩擦 系数小、 高温切削性能好， ｑ ￣ 于高速切 ．
Ｏ ０ ５ ｌ ０ １ ５ ２ ０ ２ ５
新型的加工中心所 用切削刀具中有 ８ ０％以上为涂层刀具 。 氮化碳（ Ｎ 是一种 新型 的超硬涂层材料 ，它具有许多类似于金 Ｃ ） 刚石的特性 ，如 ： 硬度高、导热性耐磨性好 ， 摩擦 系数小等 ，而同 时它又具备金刚石所没有 的特性 ， 其化学稳定性好、 耐高温、 耐氧化 ， 可广泛用来加工不锈钢 、 耐热合金钢、 钛合金 、 铝合金等难加工材料 。
进 给量ｆ ｍ ／ ） （ｍ ｒ
图 ｌ 表面粗糙对照图
结合工艺在硬质合金基体上沉积 ｃ 。 涂层。 Ｎ 离子镀膜之前 ， 先将硬 质 合金刀片用金刚石研磨膏抛光 ， 经无水酒精和 丙酮各超声波清洗巧干 燥后再进行镀膜 。镀膜时 ，在真空度为 ５ ｌ － ａ ，将真空室加 ｘ ３ Ｐ 下 ０Ｍ
刀具涂层种类
刀具涂层种类在制造业中，刀具涂层起到了极其重要的作用。
它们不仅可以提高刀具的耐磨性和耐蚀性，还可以提高切削效率和生产效率。
随着科技的进步，越来越多种类的刀具涂层问世。
以下将介绍一些常见的刀具涂层种类，帮助您选择适合的涂层。
1. 钛氮合金涂层：钛氮合金涂层具有很高的硬度和耐磨性，能够增加刀具的寿命。
它在加工高温合金和不锈钢时表现出色，限制了切削温度的上升，进而减少了刀具磨损。
2. 金刚石涂层：金刚石涂层是目前最硬的材料之一，可以极大地提高刀具的硬度和耐磨性。
它在加工复杂的材料、高硬度材料和玻璃等脆性材料时显示出卓越的性能。
3. 碳化物涂层：碳化物涂层具有良好的耐磨性和耐热性能，可以有效减少刀具与工件之间的摩擦，提高切削速度和表面质量。
碳化物涂层广泛应用于高速切削和干切削。
4. 氧化物涂层：氧化物涂层具有良好的耐热性和化学稳定性，能够抵御高温腐蚀和氧化。
它广泛应用于切削高硬度材料和高温合金。
5. 氮化物涂层：氮化物涂层具有高硬度和高熔点，可以增加刀具的使用寿命和切削效率。
它广泛应用于加工钛合金、高温合金和不锈钢等材料。
除了上述常见的涂层种类，还有许多其他创新的涂层技术不断涌现。
例如，纳米涂层技术可以在刀具表面形成纳米级的涂层，进一步提高刀具的切削性能和寿命。
此外，多层涂层和渗氮等技术也被广泛应用。
在选择刀具涂层时，需要根据具体的加工材料和加工要求来进行选择。
例如，加工高硬度材料时，可以选择金刚石涂层；加工高温合金时，可以选择氮化物或钛氮合金涂层。
此外，还需要考虑加工环境、切削速度和表面要求等因素。
综上所述，刀具涂层是提高切削效率和降低生产成本的关键技术之一。
在选择刀具涂层时，应根据具体情况进行合理选择，并及时了解新的涂层技术。
通过选择合适的刀具涂层，可以实现更高效、更稳定的加工过程，提高产品质量和生产效率。
涂层刀具的应用与作用
刀具涂层的作用与应用
涂层刀具结合了基体与涂层材料两者的优点，显著提高刀具的切削加工性能。
在切削过程中刀具的涂层在很多程度上提高耐磨性、耐热性和抗高温氧化性，降低了切削力，提高了切削速度，进而提高了加工效率和质量，降低生产成本，提高产品竞争力。
1、提高刀具的力学和切削加工性。
涂层刀具既保持了基本良好的韧性和较高的强度，又具有硬质涂层的高硬度、抗氧化、高耐磨性和地摩擦系数等优异的复合力学性能，从而使刀具的切削性能大为提高。
2、提高刀具的通用性。
涂层刀具适用范围广，这样使原来硬质合金刀具牌号减少30%，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。
3、提高加工质量。
由于硬质合金涂层刀具的硬度高、摩擦系数小、与被加工零件材料之间的亲和力低，不易形成积屑瘤和粘着磨损，使切削力降低了20%左右，切削热也降低了近10%。
这些都对减少被加工零件的变形、提高零件尺寸精度和降低表面粗糙度十分有利。
4、解决难加工材料的加工难题。
在微电子工业、航空、航海工业和石油工业等工业中，大量使用如高硅铝合金、钛合金、镍基合金、不锈钢、高强度高温合金钢、纤维增强合成树脂等难加工材料。
目前，除了少部分采用PCD和PCBN超硬刀具、陶瓷刀具价格外，生产实际中普遍采用性能优异的高速钢涂层刀具。
5、实现绿色切削加工工艺的干切削。
随着制造业的发展，切削液使用量的增多带来了许多弊端，涂层刀具的应用推广，促进了有利于保护环境的干切削加工技术的发展。
干切削加工技术要求刀具材料必须具有很高的红硬性和抗热冲击性、良好的耐磨损性能和抗高温氧化粘结模式性能，这些要求正好是某些复合涂层材料能够胜任的。
国内外切削刀具涂层技术发展综述
二十世纪 六 十年 代 以来 ，Ｖ Ｃ Ｄ技术 被 广泛 应 用
机械性能 ， 从而大幅度提高机械加工效率。因此 ， 涂 层技术与材料 、 切削加工工艺一起并称为切削刀具 制造领域的三大关键技术。 为满足现代机械加工对高效率 、 高精度、 高可靠 性的要求， 世界备国制造 业对涂层技术的发展及其
曲 撼 ｔｅ ｄ ｗ１￣ ｈ ｅ． ｏ 。 ｌ ｌ ｏｌ ｆｃ】 ｇ ｔ 雉Ｉ ｏ
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在 刀具制造 中的应用 日盏重 视 。我 国的刀具涂层 技
术经过多年发展， 目前正处于关键时期 ， 即原有技术 已不能满足切削加工 日益提高的要求 ， 国内各大工 具厂的涂层设备也到 了必须更新换代 的时期 。因 此， 充分了解国内外刀具 涂层技术的现状及发展趋
势， 瞄准国断涂层技术先进水平 ， 有计划、 按步骤地 发展刀具涂层技术 （ 尤其是 Ｐ Ｄ Ｖ 技术）对于提高我 ， 国切削刀具制造水平具有重要意义。
ｉ ｎ洲叩
Ｋ 竹凼：曲Ｈ玎 ｏｔ ｃ Ｉ ｃ ｏ ， Ｃ Ｄ， Ｐ Ｄ ｐ ｓ ｔ ｔ 坤 ｄ他ｌ ｗ ｉｇｔ ｌ ０ ｌｔ Ｉ ｌ Ｖ ｖ ， ｒ ｅ Ｂ ， ｅ 叩 ｇ ｄ ｏ ｇｅｍ 。 ｅ ｎｓ ｈ 佃’ 髓
１ 引 言
切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求 发展起来的材料表面改性技术。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
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。
涂层刀具的切削性能及其应用动态
０ 引 言
涂 层 刀 具 的 出现 是 刀具 发 展 史 上 的 重 大 突 破 ， 具 有 良 好 它
具耐磨性 比硬质合金 铣刀 高 ３ ， 倍 切削效 率可 提高 ５ 。Ｔ Ｃ ０ ｉ
涂 层 刀 具 具 有 较 小 的 切 削 力 和 较 低 的 切 削 温 度 ， 用 温 度 为 应 ３ ｏＣ 右 。 ｏ ￣左
发展 到 多层 ， 而且各单涂层的厚度趋 于纳 米化 。 因此 ， 米复合涂 层 刀具将是今后 涂层 刀具 的应用热 点。与 未涂 层 纳 刀－ ４ 比， ｇ ￣ 涂层 刀具可有效地延长刀具的使用寿命 ， 刀具获得 良好 的综合 机械性 能， 而大幅度地提 高其机械加 工 ． 使 从
效率。
关 键 词
ｐ ｏ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉｇ ｅ ｌｙ ｒｔ ｌ ｌｙ ｒ ｎ ｈ ａ ｏ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｏ ｔｎ ｓ ａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｎ ． Ｓ ｈ ａ ｏ ｒ ｖ ｄ ｆ ｏ ｔ ｅ ｓｎ ｌ ａ ｅ ｏ ｍｕ ｔ ａ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｎ － ｏ ｏ ｉ ｃ ａ ｉ ｇ ｒ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｔ ｅ ｄ ｉ ｅ ｏｔ ｅ ｎ ｎ －
２卷 第 １ 期 １
涂 层 刀具 的切 削 性能 及 其应 用动 态
赵 时璐 ， 张 钧 ， 常升 。刘
（ 东北大学材料各 向异性 与织构工程教育部重点实验室 ， １ 沈阳 １ ０ ０ ； 沈阳大学机械工程学院 ， １０ ４ ２ 沈阳 １ ０ ４ ） １０ ４
（ Ｋｅ ｂ ｒ ｔｒ ｆ ａ ｅｉｌ Ａｎ ｓ ｔｏ ｙ ａ ｄ Ｔｅ ｔ ｒ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｎｏ ｔ ｅ ｓｅｎ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ０ ； １ ｙＬａ ｏａ ｏ ｙｏ ｔｒ ｓ Ｍ ａ ｉｏ ｒ ｐ ｎ ｘ ｕ ｅＥｎ ｉｅ ｒｎ ｒｈ ａ ｔｒ ｉｅ ｓｔ ，Ｓ ｅ ｙ ｎ １ ０ ４ ２ Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｅ ｈ ｎｓ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｉｅｓｔ ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉｍ ｇ ｎ ｅｉｇ， ｈ ｎ ａ ｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｙ，Ｓ ｅ ｙ ｎ １ ０ ４ ｈ ｎ ａ ｇ１０ ４ ）
硬质合金切削刀具涂层技术的发展
场需求 发展 起来 的材料 表 面改性 技术 。采用 涂层 技
术 可 以有效 地提 高 切 削 刀具 的 使 用 寿 命 ， 刀 具 获 使
得优 良的综合 力 学性 能 ， 而 大 幅度 提 高 机 械 加 工 从
收 稿 日期 ：０ ６—０ ２０ ３一Ｏ ９ 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ２ ０ ８ ５ ３３ ０ ）
１ 硬质合金刀具涂层技术的概述和发展
蚀等性 能 ，
涂 层 的复 合 刀片 ， 的涂 层数 目甚 至达 到几 十层 、 有 上
百 层 的水 平 － １ 。硬 质 合 金 涂 层 技 术 通 常可 分 为 化 ４ Ｊ 学 气相 沉 积 （ ＶＤ） 术 和 物 理 气 相 沉 积 （ Ｖ 技 Ｃ 技 Ｐ Ｄ）
中心 的加工 能力 获得 极 大提高 ， 不 断 向高速 度 、 并 高 效率 加 工 发 展 ， 而 对 刀 具 材 料 提 出 了 更 高 的 要 从
求－ 。硬 质合 金作 为 一 种 工 具 材 料 ， 由于 其具 有 高 为改 善 硬 质 合 金 的切 削 加 工 性 能 ， 工业 发 达 国 家 ８ ％以上 的硬质 合 金刀具 都 经 过 表 面 涂覆 处 理 。 ０ 几 十 年来 ， 国内外 相继 开 发 了双涂 层 、 三涂层 以及 多
４０８ ） １ ０ ３ （ 中南 大 学 粉 末 冶 金 国家 重 点 实 验 室 。 湖南 长 沙
摘
妻 ： 文主要 综述 了硬 质舍 金 刀具 涂层技 术 的发 展 ， 硬 质 舍 金 涂 层技 术 的概 念 、 类 和 本 对 分
改进 措 施等 进 行 了 阐述 。展 望 了硬质舍 金 涂层 材料 的前景 和 发展 方 向 。 关键 词 ： 质舍 金 ； 削刀具 ； 硬 切 涂层 技 术 ； 学气相 沉积 ； 化 物理 气相 沉积
刀具表面处理浅谈
切削刀具表面涂层技术浅谈王朋朋摘要：随着材料科学的发展和机械加工技术的进步，我们对切削金属时的刀具的要求也日益提高。
切削刀具向着高切削速度、高可靠性、长寿命和高精度的方向发展。
因此，刀具表面的涂层技术就显得愈加重要。
关键词：刀具表面处理；刀具表面涂层；物理气相沉积Abstract: With the development of Materials Science and Mechanical technology advances, we are metal cutting tool requirement also is increasing day by day. Cutting tool in high cutting speed, high reliability, long life and high precision in the direction of development. As a result, coating on the surface of the cutting tool technology becomes more and more important.Keywords: Tools Surface ; Tools Surface Coating; PVD随着科学技术，工艺生产的进步，对材料的要求愈来愈高，同时对切削材料的刀具的要求愈加复杂，要求切削的速度不断提高，传统的普通刀具往往不能够满足现在的新的要求。
虽然可以采取各种手段，提高刀具材料的硬度和耐磨性，但同时也会使刀具的强度和韧性下降，从而影响切削加工零件的使用性能。
刀具的耐磨性在于表面质量，提高表面质量的主要手段是对刀具表面进行表面处理。
一.刀具表面涂层技术介绍与特点表面涂层技术，就是再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，一般采用TiC、TiAlN等，由于刀具表面涂层具有很高的硬度和耐磨性，同普通刀具相比，在原来的刀具强度的基础上，又可以很好的提高刀具的表面的硬度、耐磨性和刀具的切削性能，因而可以显著的延长刀具的使用寿命。
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试析涂层刀具的切削性能与发展
[摘要]切削刀具材料不仅需要有很高的硬度和耐磨性，而且需要有较好的抗弯强度和冲击韧性。
这两方面的性能相互矛盾，难以兼顾。
在刀具表面敷以涂层，是解决这一矛盾的有效方法。
刀具材料表面有了涂层，其综合性能得到了明显的提高。
本文将着重讨论涂层刀具的切削性能和发展趋势。
[关键词]刀具；涂层；切削性能；存在的问题；发展趋势
中图分类号：tg335.86 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）23-0077-01
引言
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，如高速、高精度、高效、智能和环保等成为现代切削加工主要追求的目标。
而被加工材料的能级不断提高，如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还提出了特殊要求，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，使切削加工中的个性化特点日见显现。
面对这些变化，若要求在刀具的设计和制造工艺或刀具材料的整体性能上来适应这些要求，技术上的难度是很大的，尤其对刀具材料而言，不仅在资源利用上极不经济，而且要求材料满足日趋复杂的综合切削性能，通常难以做到。
采用而涂层刀具是解决上述问题的最佳方案之一，涂层刀具对改
善的刀具性能起着非常重要的作用。
经涂层的刀具大大提高了加工效率、加工精度、延长了刀具寿命、降低了加工成本，由此可以说，现代制造业的发展推动了刀具业的发展。
1 涂层刀具的性能
刀具涂层技术主要有2大类：化学气相沉积（cvd）涂层技术，物理气相沉积（pvd）涂层技术。
涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得。
常用的涂层材料有氮化钛涂层（tin）、氮碳化钛涂层（ticn）、氮铝钛或氮钛铝涂层（tialn/altin）、氮化铬涂层（crn）、金刚石涂层（diamond）等。
cvd涂层工艺温度约1000℃，主要用于硬质合金刀具（的表面涂层；pvd涂层工艺温度为500℃和500℃以下，主要用于高速钢刀具的表面涂层。
1.1 涂层刀具的性能
金属切削刀具中涂层通过延缓各种磨损过程（前刀面磨损、月牙洼磨损、缺口磨损、粘结磨损等），超硬涂层延长了硬质合金刀具的使用寿命，提高了被加工零件的表面精度，通过高速、高进给加工显著提高了切削生产率。
1.1.1 延长刀具使用寿命
在相同的切削条件下，涂层刀具的使用寿命比未涂层刀具提高3～5倍。
在相同的切削条件下，相同刀具寿命时，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具提高20%～30%。
例如：涂ticn高速钢钻头在高强度钢上钻孔，与未涂层钻头相
比，涂层钻头的使用寿命提高7～9倍。
在其他高速钢刀具上涂覆ticn，亦有显著效果。
1.1.2 减少刀具的切削抗力
在相同的切削条件下，涂层刀具的切削力小于未涂层者。
如：涂覆tic硬质合金刀具车削钢材与未涂层刀具对比，主切削力fc可减小3%～4%，涂覆tin或ticn涂层刀具的fc约可减小6%，进给力ff与切深力fp的减小尤为显著。
1.1.3 加工范围广，表面质量高
许多涂层刀具在加工中具有自润滑性和刀具前刀面的抗粘结性。
如ticn涂层刀具在加工中具有表面自润滑性，高速切削时表面质量较好。
而crn涂层刀具具有良好的抗粘结性，不易产生积屑瘤加工性能大大改善。
金刚石涂层刀具，则可加工非铁金属材料，如石墨、金属基复合材料、高硅铝合金及其它高磨蚀材料等，均能获得较好表面质量。
2 涂层刀具的优势
涂层刀具的优势主要表现在具有良好的综合切削性能。
如果将未涂层高速钢刀具与涂层高速钢刀具进行切削加工性对比，可以发现未涂层高速钢的硬度仅为62～68hrc，硬质合金的硬度仅为89～93.5hra，而涂层后的表面硬度可达2000～3000hv以上。
2.1 高耐磨性和红硬性
由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。
故与未涂层的刀具相比，涂层刀具适合于较高的切削速度，从而提高了加
工效率，或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。
2.2 摩擦系数低
由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故涂层刀具的切削力小于未涂层刀具，加工的表面质量较高。
2.3 涂层刀具具有良好的通用性
涂层刀具具有良好的综合切削性能，故具有较好的通用性，一种涂层刀具具有较宽的使用范围。
2.4 涂层刀具具有环保性
从环境保护的角度来看，迫切需要干加工技术的快速发展。
n涂层刀具由于具有良好的红硬性、抗氧化性及比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，成为干切削加工中最好的涂层刀具。
3 目前涂层刀具主要存在的问题
尽管近年来我国刀具涂层技术有了多元性发展，但与工业发达国家相比尚有很大差距，涂层技术还不够成熟，高端设备几乎完全依赖由国外引进，缺乏自主创新，因此在涂层工艺上很难有突破。
目前涂层刀具存在的问题主要有以下几个方面：
3.1 涂层容易剥落
刀具寿命与膜厚有一定的关系，随膜厚增加刀具寿命也会增加，但膜层太厚时易引起剥离。
加上目前我国涂层工艺尚不成熟，以现有涂层工艺进行涂层后，因基体材料涂层材料性质差别较大，涂层残留内应力大，涂层基体之间界面结合强度低，涂层易剥落。
3.2 涂层质量不稳定
目前tialn涂层在成分、薄膜结构、致密性、结合强度以及均匀性等方面尚不成熟，由于涂层的不均匀性，影响了刀具整体的寿命和综合切削加工性能。
3.2 涂层刀具的不可重磨性
涂层刀具在切削加工中，当涂层被磨穿时，刀具的损坏会急剧下降。
由于涂层刀具的不可重磨性，无法保证连续切削中加工精度要求。
3.2 涂层刀具价格昂贵
由于我国涂层设备多数依赖进口，涂层设备复杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升。
4 涂层刀具的发展趋势
涂层刀具的发展主要体现在涂层材料的发展，涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低，以及与基体附着牢固等要求。
显然，单一的涂层材料很难满足上述各项要求。
所以硬质涂层材料已由最初单一涂层tic、al2o3、tin，进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。
新开发的ticn、tialn、tialn多元、超薄、超多层涂层与
tic-al2o3-tin等涂层的复合，在复合涂层中，各单一成分涂层的厚度将越来越薄，并逐步趋于纳米化。
加上新型的抗塑性变形基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。
目前，又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜
技术，全面提高了刀具的性能。
近年来，高硬度涂层开始出现。
如立方氮化硼（cbn）涂层、氮化碳（cnx）、多晶氮化物超点阵涂层等，cbn涂层硬度达
5200kgf/mm2，仅次于金刚石，可有效切削淬火钢其它难加工合金。
结束语
近年来，涂层技术在切削刀具上的应用得到了快速普及，涂层刀具已成为切削加工不可缺少的主流刀具。
涂层刀具较好解决了刀具强度和韧性之间的矛盾，通过优化涂层的晶格结构、添加合金元素及多层涂层组合来提高涂层的强韧性，以适应不同的切削条件，大大提高了刀具的耐用度和切削速度。
为适应涂层工艺的发展，涂层的工艺装备也正向着集成化、模块化和智能化方向发展，并使涂层技术日趋个性化。
随着汽车、航空航天、电子、军工等部门对特殊材料需求的增加，涂层刀具的应用也更显其优越性。
目前涂层刀具攻坚难题是对具有纳米多层结构和纳米复合涂层新型刀具涂层材料以及具有特殊性能的刀具软涂层
的研究、开发和应用。
参考文献
[1] 王启仲.金属切削原理与刀具[m].北京：机械工业出版社，2008（04）.
[2] 吴道全.金属切削原理及刀具[m].重庆大学出版社，1999（11）.。