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 层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3，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、TiN、Al2O3等涂层的复合，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。
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进 给（mm/刃）
进 给（mm/刃）
特固克涂层
涂层与牌号
PVD---主要牌号 PV3010 ,TT5080,TT8020,TT9080 CVD---主要牌号 TT1300,TT7310,TT8115,TT8125,TT8135 ,TT5100,TT7100,TT9215,TT9225,TT9 235
PVD与CVD比较
涂层的选用
涂层刀具
涂层方法: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。
涂层刀具
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金
刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在 陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料， 目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以上)， 可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。
涂层刀具
涂层刀具
涂层
ZrCN复 合 TiN单层 TiAlN复 合 AlTiN复 合 TiAlCrN TiCN渐 层 CrN渐层
颜色
兰灰 金黄
硬度 HV
2500 2300
厚度μ 厚度μ
1~4 1~4
摩擦 系数
0.3 0.4
最高使用 温度℃ 温度℃
550 500
说 明
通用性强 应用最为普遍，具有高硬度高耐磨性 寄耐氧化性；适合大多数切削刀具，也适 合多数成形模具及抗磨损工件. 化学稳定性好，具有高热硬性，极好的 抗氧化和耐磨性，适合干切削场合。 高速、高硬度加工 特殊加工领域 具有较低的内应力，较高的韧性以及 良好的润滑性能；适合要求较低的摩擦系 数而高硬度的加工环境. 有着显著的强润滑性能和耐高温特性， 最适合铜类金属的切削刀具，以及耐磨耐 腐零件的涂层. 优良的耐磨、耐腐蚀性能，摩擦系数极 低，与基体结合力强。用于刀具时，通常 以TiAlN为基体配合使用，用以加工有色金 属、石墨等材料.涂层硬度公次于金刚石．
ห้องสมุดไป่ตู้
硬质涂层
TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几 年来开发的硬质涂层新材料。 TiAlN涂层刀片已商品化。它的 化学稳定性和抗氧化磨损性能 好，用其加工高合金钢、不锈 钢、钛合金和镍合金时的刀具 寿命可比TiN涂层高3~4倍。此 外，TiAlN涂层中如果有合适的 铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬 质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速 切削。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。CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、 铝以及其它软材料，化学稳定性好，不产生粘屑。TiAlCrN是 一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数 也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削性能明显 优于TiN。
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。
PVD –断续，精加工
CVD—耐磨，高硬度
适用范围
车削加工钢材
金属陶瓷，金色涂层金属陶瓷
铣削加工钢材
400
切 削 速 度 /m
CVD涂层硬质合金 VD涂层硬质合金 削 速 硬质合金 度 切
400
金属陶瓷
300 200 100
300
CVD涂层硬质合金
200
VD涂层硬质合金 硬质合金
/m 100
0
0.2
T A E G U T E c
涂层刀具
涂层刀具
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，
利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可 涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作 为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从 而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能 稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层 刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度 0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。因此，涂层刀具已成为现代切 削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，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、成形刀具、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。
氮化钛涂层
德国某公司开发了Supernitride涂层系 列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝 量，可形成稳定的氧化层(氧化温度达 1000℃)，它比一般的TiAlN涂层更硬、 更致密、更耐高温，适用于高速切削、 干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度 高达58HRC以上的淬火钢。
纳米超薄膜涂层
此外，纳米超薄膜涂层工艺已日趋成熟。据报道，日本某公司推出了 一种高速强力型钻头，它是在韧性好的K类(WC+Co)硬质合金基体上 交互涂覆了1,000层TiN和AlN超薄膜涂层，涂层厚度约2.5µm。 使用表明，该钻头的抗弯强度与断裂韧性可大幅度提高，其硬度则与 CBN相当，刀具寿命可提高2倍左右。该公司还开发出ZX涂层立铣刀， 超薄膜镀层数达2,000层，每层厚度约1nm，用该立铣刀加工60HRC的 高硬度材料，刀具寿命远高于TiCN和TiAlN涂层刀具。第八届中国国际 机床展览会(CIMT2003)上，瑞士某公司推出的纳米结构涂层 (AITiN/SiN) 立铣刀，其涂层硬度为45GPa，氧化温度1100℃，切削对 比试验表明，其寿命比TiN涂层立铣刀高3倍，比TiAlCN涂层立铣刀高 2倍。除上述AITiN/SiN、TiAlCN新涂层外，还有特定功能的涂层，如 MoS2、DLC润滑涂层，其摩擦因数小(0.05)，适于涂覆丝锥、钻头等 刀具，可改善排屑性能，或者作为复合涂层的表面涂层，减少切屑的 粘结。
工具例
紫蓝 黑 亚黑 灰黑
3200 3400 3500 3000
1~4 1~4 1~4 1~4
0.5 0.5 0.6 0.4
800 900 1000 500
银亮
2000
3~15
0.5
700
DLC
黑
1000~ 4000
0.5~2
0.05
400
涂层刀具 涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件