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切削刀具表面涂層技術是近幾十年應市場需求發(fā)展起來的??材料表面改性技術。采用涂層技術可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具獲得優(yōu)良的綜合機械性能，從而大幅度提高機械加工效率。
1.刀具涂層的特點
（1）力學和切削性能好。涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數。因此，涂層刀具的切削速度與未涂層的相比，切削速度可提高2~5倍，使用涂層刀具可以獲得明顯的經濟效益。
（2）通用性強。涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴大，一種涂層刀具可以代替數種非涂層刀具使用，因而可以大大減少刀具的品種和庫存量，簡化刀具管理，降低刀具和設備成本。
2.涂層的分類
根據涂層方法不同，涂層刀具可分為化學氣相沉積（Chemical
VapourDeposition，簡稱CVD）涂層刀具、物理.氣相沉積（PhysicalVapour
Depositon，簡稱PVD）涂層刀具及混合工藝及組合技術。CVD涂層原理如圖1a所示，PVD涂層原理如圖1b所示?；旌瞎に囀堑入x子輔助CVD技術與傳統(tǒng)的PVD技術進行有效的結合。比如先沉積傳統(tǒng)的CrN硬質涂層，再在上面沉積一層用于減少摩擦的DLC涂層。組合技術是涂層前對工具或零部件的表面層進行氮化，可以提高涂層的功效。
CVD可以涂覆耐磨損性優(yōu)異的TiCN、耐熱性非常優(yōu)異的Al2O3厚膜，因此在產生高溫的高速、高效率切削加工中能顯示出長壽命，CVD涂層如圖2a所示。PVD一般用在與無涂層硬質合金、高速鋼相同或較高速的切削速度條件下，以延長.刀具壽命為目標。對基體制約少、損傷小，因此特別適合用于要求耐磨損性、耐崩刃性的刀具，也適用于要求鋒利刃口的低進給加工與精加工或螺紋加工工具等，PVD涂層如圖2b所示。
根據涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具以及在陶瓷和超硬材料（金剛石和立方氮化硼）上的涂層刀具等。涂層硬質合金刀具一般采用化學氣相沉積法，沉積溫度在1
000℃左右。涂層高速鋼.刀具一般采用物理.氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右。
金剛石涂層采用CVD（化學蒸鍍法）在硬質合金基體上合成。合成的涂層具備與天然金剛石相匹敵的硬度與導熱系數，在非鐵材料的加工中發(fā)揮著優(yōu)異的性能。金剛石涂層刀具由于其良好的切削性能，在切削加工領域具有廣闊的應用前景，是加工石墨、金屬基復合材料、高硅鋁合金及許多其他耐磨蝕材料的理想刀具，目前其主要應用領域是汽車和航空航天工業(yè)。根據涂層材料的性質，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和“軟”涂層刀具。“硬”涂層刀具追求的主要目標是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂層，各種涂層刀具如圖4所示?！败洝蓖繉拥毒呤遣捎霉腆w潤滑劑如MoS2、WS2等制備的刀具，“軟”涂層追求的目標是低摩擦系數，也稱為自潤滑刀具，它與工件材料的摩擦系數很低，只有0.1左右，可減小粘、減輕摩擦、降低切削力和切削溫度。
對刀具進行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一，涂層刀具的出現，使刀具切削性能有了較大的提高，應用領域不斷擴大，涂層刀具在數控加工領域有巨大潛力，將是今后數控加工領域中重要的刀具品種。目前國外硬質合金可轉位刀片的涂層比例在70%以上，歐洲齒輪刀具的涂層比例高達90%。涂層技術已應用于立銑刀、鉸刀、復合孔加工工具、齒輪滾刀、剃齒刀、成形拉刀及各種機夾可轉位刀片，滿足高速切削加工各種鋼和鑄鐵、耐熱合金和有色金屬等材料的需要。
3.涂層刀具的制備
精密工具、零部件和功能件的新型高性能涂層都是由涂層爐生產出來的。因為不同的應用需要不同種類的涂層，且需要快速的交貨期，因此涂層爐必須要有足夠的靈活性，以保證生產不同系列的涂層都能有的成本效益。現代化的涂層設備能夠在金屬、陶瓷甚至是塑料的表面進行快速、穩(wěn)定且全自動的涂層?，F代涂層設備必須滿足以下準則：①單爐時間短。②日常運營成本低。③靈活性高。④設備保養(yǎng)和備件費用成本設計低。⑤生產可靠性高。⑥全自動操作。⑦CE認證，職業(yè)安全標準高。
4.涂層的選用
為了更好地選擇和發(fā)展刀具及零部件的功效，需要鑒別其主要及特定的磨損性和失效機理。磨損、粘附、腐蝕和疲勞都視為磨損機理，而且都取決于實際的應用。經驗指出，材料的摩擦和磨損都不是材料的原因，而是整個系統(tǒng)的原因。因此，在選擇涂層前就必須分析整個摩擦系統(tǒng)，包括零部件的技術性能、抗壓力范圍以及磨損機理的類型。
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