PVD涂层超微粒硬质合金

随着近几年竞争愈加激烈，对制造业提出了更高的要求。在切削加工领域，通过高速、大进给加工以进步加工效率，缩短加工时间；使用精密刀具实现高精度、高品质加工以进步附加价值；延长刀具寿命以降低刀具使用本钱；使用最新技术的刀具以改变加工工序（由研磨、电火花加工变更为切削加工）等各方面，机加工用户提出了越来越高的要求，切削刀具发挥了非常大的作用。

在各种刀具材质中，PVD涂层超微粒硬质合金的进步最为明显。其优异的性能大幅推动了模具和汽车零部件等钻削加工技术的发展。到目前为止，CVD硬质合金材质为主流的车削加工中也发挥了出色的性能。下面对“PVD涂层超微粒硬质合金”技术及最新的加工实例进行先容。

超微粒硬质合金

硬质合金是主要成分的Wc（碳化钨、高硬度脆性材料）分散在Co（钴、低硬度高韧性材料）中的复合材料，是兼顾硬度与抗弯曲强度的硬质材料中的一种。目前的切削刀具用材料中，在以上的硬质合金上通过CVD（化学涂层法）PVD（物理涂层法）施加可承受高速切削的Al2O3或（Ti、Al）N等涂层的硬质合金涂层材料占据主要位置。

Co含量和Wc颗粒大小等要素决定了硬质合金的性质。Co含量越少的硬质合金的硬度、抗压缩强度、刚性越高，但同时抗冲击值越低；Wc颗粒越小的硬质合金的硬度、抗弯曲强度越高，但同时其韧性值越低。

超微粒硬质合金是为同时进步硬度和抗弯曲强度而开发的合金材料，与普通的硬质合金相比，在硬度相同时具有强度高、在强度相同时具有硬度高的特点。普通硬质合金的Wc颗粒为1—6μm（μ=10-6）左右，超微粒硬质合金的Wc颗粒为0.6μm左右，由于非常微小所以Wc颗粒四周起到粘结作用的Co成分的厚度薄，同时，折断起始尺寸小使抗弯曲强度高。超微粒硬质合金最初在细径钻头、立铣刀等整体硬质合金刀具使用，最近也开始用于可转位刀片。但是，固然超微粒硬质合金在低温下显示优异的特性，可在高温状态下轻易出现慢性变形，在切削速度高的情况下使用时，有时会产生塑性变形、磨损增大等现象，请予以留意。

但随着近几年粉末制造企业微细WC粉末制造技术及硬质合金制造商的与合金制造相关的微粒化技术的突飞猛进，大小为0.4μm 左右的WC超细微硬质合金也出现在市场。

PVD涂层

PVD是物理气相蒸着法（Physical Vapor Deposition）的简称，它与CVD的气体在高温下产生化学反应形成表膜不同，其采用通过电能等物理手法使金属蒸发物产生离子进行涂层。与CVD相比PVD涂层的特点如下。

PVD与CVD相比，可在低温下进行涂层，硬质合金母材受的损失小，因此可在涂层时对母材进行选择；CVD的涂层膜有张力所以在耐缺损方面有不利之处。与之相比，PVD涂层产生压缩力，有利于耐缺损，可用在锋利切削刃的刀具制造。

PVD涂层可在充分发挥以上特长的加工形态中加以利用。具体如下：

要求有锋利切削刃的整体硬质合金刀具；

要求耐缺损性强的平面铣刀用刀片；

轻易因熔付而出现崩刃的低速切削用刀片；

在高温状态下母材硬度降低的高速钢刀具。

尤其是针对整体硬质合金立铣刀的PVD涂层研发进步明显。以往TiN或TiCN涂层是主流产品，但在20世纪90年代前期（Ti,Al）N涂层的出现使整体硬质合金立铣刀的性能大幅进步。特别是含Al丰富的（Al,Ti）N涂层通过大幅进步表膜硬度和耐氧化性而实现了对淬火钢的直接加工，是模具加工的技术创新。目前，针对HRC60左右的超高硬度材料加工用涂层及软钢加工用涂层等不同用途的专用涂层的开发呈现多样化的趋势。