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ADDIN CNKISM.UserStyle涂层基础 刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术两大类。 CVD CVD法是利用金属卤化物的蒸气、氢气和其它化学成分,在950~1050℃的高温下,进行分解、热合等气、固反应,或利用化学传输作用,在加热基体表面形成固态沉积层的一种方法。CVD法工艺要求高[7],而且由于氯的侵蚀及氢脆变形可能导致涂层易碎裂、基体断面强度下降,涂层硬质合金时还易产生脱碳现象而形成η相。近年来,中、低温CVD法和PCVD法开发成功,改善了原有CVD工艺。 CVD: CVD工艺气相沉积所需金属源的制备相对容易,可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、Al2O3等单层及多元多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强度较高,薄膜厚度可达7~9μm。 先天不足：一是工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；二是薄膜内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；三是CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染，与目前大力提倡的绿色制造观念相抵触，因此自九十年代中期以来，高温CVD技术的发展和应用受到一定制约。 PCVD：低温化学气相沉积技术，工艺处理温度450~650℃，可抑制η相基于Ni3Ti成分的一种金属间化合物相，为密排六方有序相。其组成固定，不易固溶其他元素。形态有两种：晶界胞状和晶内片状或魏氏体状。出现η相合金的强度有所下降。 的产生，可用于螺纹刀具、铣刀、模具的TiN、TiCN、TiC等涂层。但在刀具涂层领域的应用并不广泛。 MT-CVD：中温化学气相沉积，以含C/N的有机物乙腈(CH3CN)作为主要反应气体、与TiCL4、H2、N2在700~900℃下产生分解、化学反应生成TiCN的新工艺。可获得致密纤维状结晶形态的涂层,涂层厚度可达8~10μm。 HT-CVD：高温化学气相沉积。 目前，CVD(包括MT-CVD)技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层,涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。采用CVD技术还可实现α-Al2O3涂层,这是PVD技术目前难以实现的，因此在干式切削加工中，CVD涂层技术仍占有极为重要的地位。 PVD 其工艺处理温度可控制在500℃以下，与CVD工艺相比,PVD工艺处理温度低,在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响,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。目前PVD技术不仅提高了薄膜与刀具基体材料的结合强度,涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx等多元复合涂层。其中TiN-AlN涂层等纳米级涂层的出现使PVD涂层刀具的性能有了新突破，这种新涂层与基体结合强度高，涂层膜硬度接近CBN,抗氧化性能好，抗剥离性强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，有效控制精密刀具的刃口形状及精度，其精密加工质量与未涂层刀具相比毫不逊色。 当前世界涂层技术的发展具有以下趋势:由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合机械性能的要求，因此涂层成分将趋于多元化、复合化；为满足不同的切削加工要求,涂层成分将更为复杂、更具针对性;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；涂层工艺温度将越来越低，刀具涂层工艺将向更合理的方向发展,预计PVD、MT-CVD工艺将成为主流技术。ADDIN CNKISM.Ref.{C53F9A123CD84490A980181A94987D53}[1] PVD法工艺要求比CVD法高,设备更复杂,涂层循环周期长。目前常用的PVD方法有低压电子束蒸发(LVEE)法、阴极电子弧沉积法(CAD)、三极管高压电子束蒸发法(THVEE)、非平衡磁控溅射法(UMS)、离子束协助沉积法(IAD)和动力学离子束混合???(DIM),其主要差别在于沉积材料的气化方法以及产生等离子体的方法不同而使得成膜速度和膜层质量存在差异。 1、涂层材料 表1-1几种硬涂层和软涂层的性能 含钛硬涂层 氮化钛（TiN）是工艺最成熟，应用最早、最广泛的硬涂层材料。它具有较高的化学稳定性，可以大大减少刀具与工件之间的摩擦系数。但是TiN涂层的耐氧化性较差，使用温度达 500℃时，膜层明显氧化而被烧蚀，硬度较低，不能满足现代金属切削对刀具的技术要求。 参考文献 [1]李丙才,李阳.刀具涂层材料的发展[J].机械制造,2012(3):42-44.