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模具、刀具涂層的作用：

1.加耐磨性；

2.提高抗氧化性能；

3.減小摩擦；

4.提高抗金屬疲勞性能；

5.增加抗熱沖擊性。

當(dāng)按照設(shè)計(jì)要求正確使用恰當(dāng)?shù)牡毒咄繉訒r(shí)，最終用戶就能達(dá)到提高切削參數(shù)、延長刀具壽命的目的，并有可能實(shí)現(xiàn)干式切削加工。

涂層方法

有兩種主要的刀具涂層方法：CVD（化學(xué)氣相沉積）法和PVD（物理氣相沉積）法。每種方法都有自身的優(yōu)勢和劣勢。

CVD涂層是最早出現(xiàn)、也是最常見的涂層方法，已經(jīng)沿用多年。CVD法是在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)容器內(nèi)加熱基體，并將基體暴露于氣流之中。這些氣體在被加熱的基體表面分解，形成一層涂層。一般而言，CVD涂層需要的溫度約為1，000℃左右。

一種常見的CVD涂層是采用三種氣體——四氯化鈦（TiCl4）、氫氣（H2）和氮?dú)猓∟2）——來產(chǎn)生氮化鈦（TiN）+氯化氫（HCl）。HCl是該工藝的二次產(chǎn)物，必須按照嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)進(jìn)行處理。

CVD法的優(yōu)勢包括極佳的涂層粘附性，以及涂層分布的均勻性。CVD法的缺點(diǎn)是：涂層時(shí)的高溫會(huì)對基體產(chǎn)生不利影響，適用的涂層材料不多（因?yàn)橥繉硬牧鲜且詺鈶B(tài)形式提供的），以及工藝循環(huán)時(shí)間長。

PVD涂層是一種相對較新的刀具涂層方法，在刀具行業(yè)正變得日益流行。PVD法是在真空環(huán)境中，將涂層材料從材料源（靶材）經(jīng)過傳送空間轉(zhuǎn)移到基體上。該方法采用加熱或電源供能的方式，將涂層材料氣化，然后使氣化的材料附著在基體上。

PVD法的優(yōu)勢是適用的涂層材料范圍較廣，工藝溫度相對較低（450℃左右），允許對鋒利的切削刃進(jìn)行涂層。該方法的缺點(diǎn)是：內(nèi)表面涂層比較困難（涂層時(shí)，要求從涂層材料到基體必須處在一條直線上），對基體表面要求較高。

主要的涂層工藝

PVD法有兩種主要的工藝，可用于在不同的基體上進(jìn)行涂層：一種是電弧法（電弧放電）；另一種是濺射法（陰極濺射）。這兩種方法都有一個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)：涂層爐比較容易建造。

電弧法是通過電源的放電（很像是一道閃電）擊中涂層材料，并將這種材料由固體轉(zhuǎn)換為液體，再轉(zhuǎn)換為氣體狀態(tài)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是沉積率高（相對于濺射法而言）。但是，由于涂層材料處于三種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)），因此有可能會(huì)產(chǎn)生一些液滴（微小的液體顆粒）。這些液滴不會(huì)轉(zhuǎn)換為氣態(tài)。

濺射法是采用一個(gè)加熱源，將固體涂層材料直接轉(zhuǎn)換為氣體狀態(tài)。由于涂層材料跳過了液化階段，因此不會(huì)產(chǎn)生液滴。但是，由于該工藝沉積率較低（相對于電弧法），因此生產(chǎn)周期較長。

硬質(zhì)材料涂層

大部分硬質(zhì)材料（涂層也是一種硬質(zhì)材料）都是由一種金屬和一種非金屬構(gòu)成。例如，一些常見的硬質(zhì)涂層包括氮化鈦（TiN）、氮碳化鈦（TiCN）、氮鋁鈦（TiAlN）、氮鈦鋁（AlTiN）和氮鉻鋁（AlCrN）。元素周期表顯示了有可能成為候選涂層材料的金屬和非金屬元素。

在涂層過程中，體積較小的非金屬元素——涂覆TiN時(shí)為氮（N）——嵌入到金屬鈦（Ti）的晶格空缺中。當(dāng)沉積TiCN時(shí)，則由碳（C）部分取代了一些氮（N）。按照同樣的原理，也可以確定沉積其他涂層所需要的金屬和非金屬元素。

這是PVD工藝的優(yōu)勢之一。由于金屬材料在PVD涂層爐中為固態(tài)（而CVD工藝則需要引入氣態(tài)金屬），因此，幾乎任何金屬都可以用于PVD涂層。當(dāng)然，并不是所有金屬都對改善刀具性能有益，但它們都能用于涂層。