PVD纳米涂层技术可大大提高高速钢刀具

      模具PVD涂层加工最好涂布中，为了保护，绝缘，装饰而涂抹成固体连续薄膜涂层，金属，织物，塑料基片上的涂层，例如塑料层。不适用模具涂层会有很大的影响吗？简单地说，使用模具涂层中最主要的目的降低成本，无利不起早，将模具的寿命延长，从而降低了模具的投资成本，减少了停机时间，提高生产率说是涂层的效果不如说是研发它的原因。此外，该模具可在干燥或微润滑，节省操作和处理的成本。鉴于效率，通过在模具和涂层的模具稳定性属性是在运行，从而增加每单位时间的产率的情况下，更高的生产率。 

      用于发动机和机械部件，该涂层通过减少磨损和提高质量，在医疗现场设备减少摩擦，涂层提供了更长的时间的保护，可用于彩色编码，减少工具的反射，减少钻井工作温度，以避免骨损伤在高温下，所以使用这种涂层可以让你的工厂持续高效的向国内外输送产品，利润滚滚而来，在紧张的生产期完美完成订单。

      PVD纳米只有大约3μm，该涂层是其优异的播放功能的涂层厚度，粘附于基材的临界很大的关系。因此，基板的表面状态起着重要的作用。所述基板的机械性能必须是最好的情况，为了充分发挥涂层的功能。

      PVD模具涂层技术出现于20世纪70年代末期，由于可以控制在500℃以下的纳米涂层处理过程的温度，所以最终的治疗过程可以用作涂层高速钢切削工具。 PVD纳米涂层技术，可大大提高高速钢刀具，所以迅速的推广应用该技术在八十年代。八十年代末工业的高速钢切削工具开发的PVD涂层的比例已经超过60％，被广泛应用。 

      PVD涂层加工模具涂层技术在高速钢刀具领域的成功应用，引起了极大的关注在世界各地，人们都在竞相开发的同时，高性能，高可靠性的纳米涂层设备，还以扩大其应用领域更深入的研究，尤其是在硬质合金，陶瓷刀具在该领域的应用。与CVD涂层工艺相比，PVD涂层工艺纳米处理温度低，在600℃以下对刀具材料的抗弯强度没有任何影响;在膜内部的压应力是更适合的硬质合金刀具涂布有复杂的PVD涂层工艺的类型没有不利的环境与绿色产业发展的电流方向的影响，管线;此外，模具涂层随着高速加工时代的到来，高速钢刀具的应用比例下降，硬质合金，陶瓷刀具增加了应用程序的比例成为必然，而从90年代初期，因此工业国家开始工作在纳米涂层技术的PVD硬质合金刀具，九十年代中期，硬质合金刀具PVD纳米涂层技术取得了突破性的进展，常用的硬质合金立铣刀，钻头，阶梯钻，钻孔，铰刀，丝锥，可转位铣刀片，形工具，焊接工具等的涂覆方法。 

   在加工过程中，切削刀具将承受几方面的损伤，如切削热，高压，磨损和热振荡。刃口的温度将超过1000ºC。这种极端的热量将破坏刀具材料各成分的结合力及其它成分，还有可能导致刀具和被加工材料间发生有害的化学反应。磨损是切削过程中始终发生的过程：刀具和被加工材料间的接触面将承受大于140bar（2000Psi）的压力。热振荡：刀具的快速加热和冷却是加工过程中非常普遍的情况；在切削过程中，刀片被加热，当刀片离开切削面时，刀片被冷却。机械振荡在加工断续表面时经常发生。根据具体操作和被加工工件的情况，机械振荡有时扮演着车削加工的角色。粘连磨损经常发生在被加工材料粘连在刀具表面的情况下（形成积屑瘤）。

    2 AlTiN涂层

    为了解决上述这些在切削过程中不利因素的影响，许多切削刀具都通过在PVD设备内的电弧沉积技术沉积了一层AlTiN涂层。AlTiN类的涂层主要应用在干式高速切削加工中，并具有很好很多的优点，如高硬度（Hv＞30GPa），很好的耐磨损性能，很好的耐高温氧化性（850ºC），以及低的热传导性。

    3 氧化铝Al2O3涂层

    在一些应用上需要特殊的涂层，如氧化铝涂层。比如硬质合金刀片上的氧化铝涂层具有抗月牙洼和抗热裂化的优点。氧化铝涂层的刀片通常是CVD（化学气相沉积）方法沉积的，但是有一些缺点：因为是在高温下的沉积（1000ºC），硬质合金变脆将影响刀片在金属切削方面的应用，尤其是在铣削方面。氧化铝的PVD涂层因为其较低的沉积温度范围（一般在350ºC到600ºC之间）带来了很多优点。特别是高温稳定性，化学稳定性和低导热导电性能是其优于其它涂层的特点。在不锈钢的铣削或者是难切削材料的切削方面，PVD的氧化铝涂层与传统PVD涂层相比显示了更好的性能。

    通过分析AlTiN涂层和氧化铝涂层的界面显微结构，氧化铝涂层与面心立方晶格AlTiN非常好地结合。结构分析显示氧化铝涂层是以γ相存在的非晶铬结构。晶粒尺寸大概是在5～10nm。最初的切削试验是使用标准SP12刀片，用来干式铣削加工CrMo4钢。

    4 混合涂层设备

    使用混合涂层技术PVD涂层设备：阴极电弧蒸发技术和磁控溅射技术在一个工艺过程中混合使用。混合技术结合了PVD硬膜的优点，出色的耐磨损性能，低摩擦系数和低化学活动性。电弧涂层作为结合层，给整个涂层提供必要的抗磨损能力；氧化铝涂层具有温度和化学稳定性。

    沉积前，被加工工件被加热到工艺温度，系统被抽至基压。随后工件被氩离子或金属离子蚀刻。然后开始沉积电弧层，在其顶部氧化铝涂层通过溅射方法，在金属靶材和氩－氧混合气体条件下获得。此外，氧化铝涂层也可以作为单独的涂层在一些特殊情况下应用。氧化铝涂层通过一种独特设计的溅射阴极结合工艺气体的优化设计系统沉积而成。通过电磁感应线圈形成的闭路磁场在工件附近形成了高离化率的等离子体，进而实现要求的涂层性能。此项技术的优点是工艺过程易于控制，沉积过程的稳定一致。沉积速率(≥0.5μm/h)完全能够满足工业生产的需求。

    5 结论

    通过电弧技术沉积的工具涂层，如AlTiN涂层能够进一步提高刀具的应用性能。刀具涂层技术的下一步发展应该是基于电弧技术和溅射技术的混合技术。正是将这两种技术结合在一起，PVD涂层加工形成了对刀具应用性能新突破的基础。