2008年中国刀具涂层材料研究新方

　　涂层刀具是利用气相沉积方法在高强度的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面涂覆几个微米的高硬度，高耐磨性的难熔金属或非金属化合物涂层而获得的。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，涂层材料作为化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙洼磨损，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用 20%～50%。
　　
　　涂层刀具的出现是刀具材料发展中的一次革命。自涂层刀具问世以来，刀具涂层技术取得了快速发展，涂层种类也越来越多。工业发达国家使用的涂层刀具在切削刀具中占的比例越来越大，约占到70%～80%，涂层刀具已经成为现代刀具的标志。表1所示为刀具涂层材料的发展状况，从第一代的单涂层逐渐发展到多元多层涂层以满足不同材料及切削环境的切削加工，随着涂层技术的发展，新型的纳米技术涂层和软涂层逐步走向市场。
　　
　　刀具涂层材料的发展
　　时间－涂层材料－涂层方法－主要应用
　　
　　 1968－TiC,TiN－CVD－硬质合金刀具
　　
　　 1973－TiCN,TiCN+Al2O3－CVD－硬质合金刀具
　　
　　 1979－TiN－PVD－高速钢刀具
　　
　　 1981－TiC+Al2O3+TiN－CVD－硬质合金刀具
　　
　　 1982－TiCN－MT-CVD－硬质合金刀具
　　
　　 1984－TiCN－PVD－硬质合金，高速钢刀具
　　
　　 1986－Diamond,CBN－CVD,PVD－硬质合金刀具
　　
　　 1989－TiAlN－PVD－硬质合金高速刀具
　　
　　 1990－TiN,TiCN,TiC－PCVD－硬质合金刀具
　　
　　 1993－CrN－PVD－钛合金，铜合金加工
　　
　　 1994－MoS2－PVD－高速钢刀具
　　
　　 1995－CNx－CVD,PVD－高速钢刀具
　　
　　 2000－TiAlCN－PVD－硬质合金刀具
　　
　　 2000－TiN/AlN纳米多层－PVD－硬质合金，高速钢刀具
　　
　　 2003－TiN/a-Si3N4纳米复合－PCVD－硬质合金刀具
　　
　　 2004－AlCrN－PVD－硬质合金，高速钢刀具
　　
　　 2005－Al2O3－PVD－硬质合金刀具
　　
　　刀具涂层技术较好解决了刀具强度和韧性之间的矛盾，通过优化涂层的晶格结构、添加合金元素及多层涂层组合来提高涂层的强韧性，以适应不同的切削条件，大大提高了刀具的耐用度和切削速度。目前研究的热点是开发具有纳米多层结构和纳米复合涂层新型刀具涂层材料，具有特殊性能的刀具软涂层也将成为刀具涂层材料新的研究领域。