刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展，涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。1969年德國(guó)克虜伯（Krupp）公司和瑞典山特維克（Sandvik）公司研發(fā)成功了化學(xué)氣相沉積（CVD）涂層技術(shù)，并向市場(chǎng)推出了CVDTiC涂層硬質(zhì)合金刀片產(chǎn)品。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)本夏（R.Runshan）和拉格胡南（A.Raghuran）研發(fā)了物理氣相沉積（PVD）工藝，并于1981年將PVDTiN高速鋼刀具產(chǎn)品推向市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)CVD涂層工藝溫度約1000℃，主要用于硬質(zhì)合金刀具（刀片）的表面涂層；PVD涂層工藝溫度為500℃和500℃以下，主要用于高速鋼刀具的表面涂層。后來(lái)，CVD和PVD涂層技術(shù)不斷迅速發(fā)展，在涂層材料、涂層設(shè)備和工藝等方面都有了很大進(jìn)步，而且發(fā)展了多層材料的涂覆技術(shù)，使涂層刀具（刀片）的使用性能有了很大的提高。PVD涂層技術(shù)過(guò)去主要用于高速鋼刀具，而近年來(lái)隨著PVD涂層技術(shù)飛躍發(fā)展，也成功用于硬質(zhì)合金刀具（刀片），占領(lǐng)了硬質(zhì)合金涂層刀具（刀片）的一半陣地?，F(xiàn)在，涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具（刀片）廣泛應(yīng)用，已占全部刀具使用總量的50%以上。
    涂層刀具的優(yōu)越性
    在韌性較好的刀具（刀片）基體上進(jìn)行表面涂層，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層（如TiN、TiC等），使刀具（刀片）具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC（760~960HV），硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA（1300~1850HV）；而涂層后的表面硬度可達(dá)2000~3000HV以上。
    ①由于表面涂層材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高溫。故與未涂層的刀具（刀片）相比，涂層刀具允許采用較高的切削速度，從而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具壽命。
    ②由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數(shù)較小，故涂層刀具（刀片）的切削力小于未涂層刀具（刀片）。
    ③用涂層刀具（刀片）加工，零件的已加工表面質(zhì)量較好。
    ④由于涂層刀具（刀片）的綜合性能良好，故涂層硬質(zhì)合金刀片有較好的通用性，一種涂層硬質(zhì)合金牌號(hào)的刀片具有較寬的使用范圍。
    刀具涂層技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步
    筆者多次參觀了國(guó)際機(jī)床工具展覽會(huì)，收集到很多資料，并聽(tīng)取了各大工具公司的技術(shù)報(bào)告，從而了解到刀具產(chǎn)品表面涂層技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
    CVD涂層技術(shù)的進(jìn)展
    過(guò)去，硬質(zhì)合金刀具表面涂層采用高溫化學(xué)氣相沉積（HTCVD）工藝。在常壓或負(fù)壓的沉積系統(tǒng)中，將純凈的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等氣體根據(jù)沉積物的成分，按一定配比均勻混和，依次涂到具備一定溫度（一般為1000~1050℃）的硬質(zhì)合金刀片表面，即在刀片表面沉積TiC、TiN、TiCN、Al2O3或者它們的復(fù)合涂層。直到現(xiàn)在，HTCVD仍是使用最多的工藝方法，除HTCVD外，還有等離子體化學(xué)氣相沉積（PCVD）工藝，它是在硬質(zhì)合金刀具（刀片）表面涂層的另一種方法，因這種涂層工藝溫度較低（700~800℃），故刀片的抗彎強(qiáng)度降低。因?yàn)門(mén)iC與基體材料的線膨脹系數(shù)最接近，通常用TiC薄層先涂在基體表面上，外面再涂TiN、Al2O3，如TiC/TiN、TiC/Al2O3、TiC/TiCN/TiN等。
 
  刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展，涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。1969年德國(guó)克虜伯（Krupp）公司和瑞典山特維克（Sandvik）公司研發(fā)成功了化學(xué)氣相沉積（CVD）涂層技術(shù)，并向市場(chǎng)推出了CVDTiC涂層硬質(zhì)合金刀片產(chǎn)品。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)本夏（R.Runshan）和拉格胡南（A.Raghuran）研發(fā)了物理氣相沉積（PVD）工藝，并于1981年將PVDTiN高速鋼刀具產(chǎn)品推向市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)CVD涂層工藝溫度約1000℃，主要用于硬質(zhì)合金刀具（刀片）的表面涂層；PVD涂層工藝溫度為500℃和500℃以下，主要用于高速鋼刀具的表面涂層。后來(lái)，CVD和PVD涂層技術(shù)不斷迅速發(fā)展，在涂層材料、涂層設(shè)備和工藝等方面都有了很大進(jìn)步，而且發(fā)展了多層材料的涂覆技術(shù)，使涂層刀具（刀片）的使用性能有了很大的提高。PVD涂層技術(shù)過(guò)去主要用于高速鋼刀具，而近年來(lái)隨著PVD涂層技術(shù)飛躍發(fā)展，也成功用于硬質(zhì)合金刀具（刀片），占領(lǐng)了硬質(zhì)合金涂層刀具（刀片）的一半陣地。現(xiàn)在，涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具（刀片）廣泛應(yīng)用，已占全部刀具使用總量的50%以上。
    涂層刀具的優(yōu)越性
    在韌性較好的刀具（刀片）基體上進(jìn)行表面涂層，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層（如TiN、TiC等），使刀具（刀片）具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC（760~960HV），硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA（1300~1850HV）；而涂層后的表面硬度可達(dá)2000~3000HV以上。
    ①由于表面涂層材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高溫。故與未涂層的刀具（刀片）相比，涂層刀具允許采用較高的切削速度，從而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具壽命。
    ②由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數(shù)較小，故涂層刀具（刀片）的切削力小于未涂層刀具（刀片）。
    ③用涂層刀具（刀片）加工，零件的已加工表面質(zhì)量較好。
    ④由于涂層刀具（刀片）的綜合性能良好，故涂層硬質(zhì)合金刀片有較好的通用性，一種涂層硬質(zhì)合金牌號(hào)的刀片具有較寬的使用范圍。
    刀具涂層技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步
    筆者多次參觀了國(guó)際機(jī)床工具展覽會(huì)，收集到很多資料，并聽(tīng)取了各大工具公司的技術(shù)報(bào)告，從而了解到刀具產(chǎn)品表面涂層技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
    CVD涂層技術(shù)的進(jìn)展
    過(guò)去，硬質(zhì)合金刀具表面涂層采用高溫化學(xué)氣相沉積（HTCVD）工藝。在常壓或負(fù)壓的沉積系統(tǒng)中，將純凈的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等氣體根據(jù)沉積物的成分，按一定配比均勻混和，依次涂到具備一定溫度（一般為1000~1050℃）的硬質(zhì)合金刀片表面，即在刀片表面沉積TiC、TiN、TiCN、Al2O3或者它們的復(fù)合涂層。直到現(xiàn)在，HTCVD仍是使用最多的工藝方法，除HTCVD外，還有等離子體化學(xué)氣相沉積（PCVD）工藝，它是在硬質(zhì)合金刀具（刀片）表面涂層的另一種方法，因這種涂層工藝溫度較低（700~800℃），故刀片的抗彎強(qiáng)度降低。因?yàn)門(mén)iC與基體材料的線膨脹系數(shù)最接近，通常用TiC薄層先涂在基體表面上，外面再涂TiN、Al2O3，如TiC/TiN、TiC/Al2O3、TiC/TiCN/TiN等。
 
PVD涂層新技術(shù)在超硬材料涂層方面的應(yīng)用
    武漢大學(xué)物理系用直流反應(yīng)磁控濺射法在刀具表面沉積出氮化碳（CxNy）超硬涂層薄膜，厚度只有幾個(gè)微米，硬度可達(dá)40~50GPa。CxNy涂層刀具能切削黑色和有色金屬。
    實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
    筆者對(duì)涂層高速鋼和硬質(zhì)合金刀具（刀片）的切削性能進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，進(jìn)行了很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。茲介紹部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
    ①在相同的切削條件下，涂層刀具刀片的使用壽命比未涂層刀具（刀片）提高3~5倍。在相同的切削條件下，相同刀具壽命時(shí)，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具提高20~30%。
    ②在相同的切削條件下，涂層刀具（刀片）的切削力小于未涂層者。筆者用涂覆TiC硬質(zhì)合金刀片車(chē)削鋼材與未涂層刀片對(duì)比，主切削力Fc可減小3%~4%，TiN或TiC/TiN涂層刀片的Fc約可減小6%，進(jìn)給力Ff與切深力Fp的減小尤為顯著。Al2O3涂層刀片與切削力的減小效果與TiN涂層刀片接近。
    ③筆者曾用CVD涂層金剛石厚膜刀具，加工過(guò)硅鋁合金、各種硬鋁、鉛黃銅、無(wú)氧銅、碘化鈦以及纖維增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料等，均取得較好效果。但用作超精密切削的刀具，其效果不如天然金剛石刀具。
    ④筆者曾用CxNy涂層高速鋼鉆頭在高強(qiáng)度鋼上鉆孔，與未涂層鉆頭相比，涂層鉆頭的使用壽命提高7~9倍。在其他高速鋼刀具上涂覆CxNy，亦有顯著效果。又曾在硬質(zhì)合金刀片上涂覆CxNy，用以車(chē)削鋼料，效果尚不夠理想，其使用壽命不超過(guò)普通TiC涂層硬質(zhì)合金刀片。
    中國(guó)的刀具涂層技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有很大差距，涂層刀具的數(shù)量也差得很遠(yuǎn)，大致只占全部刀具的20%。其中數(shù)控機(jī)床和加工中心上使用得多一些，在普通的非數(shù)控機(jī)床上則少得可憐，原因是認(rèn)識(shí)問(wèn)題和價(jià)格等因素。我們應(yīng)該努力提高刀具涂層技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的水平，大力推廣應(yīng)用涂層刀具，促進(jìn)切削加工和機(jī)械制造水平的提高。