刀具涂层的概念及种类

刀具涂层技术又称为刀具表面改性技术，其把刀具材料的表面与基体作为一个统一系统进行设计和改性，赋予刀具材料表面新的复合性能，是提高刀具性能的重要途径之一，在现代制造特别是数控加工刀具中广泛采用。

(1)刀具涂层的概念    刀具涂层是指在韧性较好的刀体（如硬质合金或高速钢)上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，从而使刀具性能大大提高，这种刀具也可称为涂层刀具。刀具涂层可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具寿命、降低加工成本。

刀具涂层的方法主要有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法，沉积温度在1000℃左右。高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料（立方氮化硼和金刚石）的刀具均可涂层而成为涂层刀具。涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积，沉积温度在500℃左右。刀具表面的涂层可以是单涂层、双涂层和多涂层，也可以是几种涂层材料的复合涂层，涂层的材质可以有不同的性能，其软、硬程度不同。另外，还有纳米涂层刀具等。随着研究的不断深入，新型的涂层材料、涂层工艺、涂层的组合不断出现，新型涂层刀具也在不断出现。

(2)刀具涂层的种类    经过多年的发展，刀具涂层技术呈现多样化和系列化的特点，刀具涂层可从不同角度进行分类。

1)根据涂层材料的性质不同分，刀具涂层可分为硬涂层、超硬涂层和软涂层等类型，并可进行不同组合，如硬/硬组合、硬/软组合、软/软组合、具有润滑性能的软/软组合等。硬质膜为传统概念的单层膜、复合膜、多层膜等，如普遍采用的TiN、TiC、TiAIN等，其显微硬度通常为20~40GPa;润滑膜的显微硬度为10GPa左右，而超硬膜则定义为显微硬度大于40GPa。

2)根据涂层工艺方法不同分，可分为化学气相沉积CVD与物理气相沉积PVD涂层。

3)根据涂层刀具基体材料不同分，有硬质合金基体涂层、高速钢基体涂层、金属陶瓷基体涂层、陶瓷基体涂层等。

4)按涂层结构不同分，有单涂层、多涂层（带中间过渡层）、纳米涂层（纳米结晶、纳米沉厚、纳米结构涂层）、梯度涂层、超硬涂层、硬/软复合涂层等。

5）按涂层的硬质材料成分不同分，有TiC、TiN、TiAICN、Al2O3、AlCrN、TiCN、AlTiN、TiSiN、CrSiN、TiBN、类金刚石碳涂层（DLC)、非金属化合物超硬涂层（金刚石薄膜涂层、CBN、C3N4、Si3N4、B4C、SiC)等及各种成分的组合多层涂层。