硬質合金刀具的PVD、CVD塗層技術

對比目前約有80%的硬質合金刀具採用CVD技術進行超硬材料塗層。自20世紀80年代初TiNPVD塗層高速鋼刀具投入工業應用以來，人們一直在探索能否用PVD代替CVD工藝對硬質合金刀片進行塗層。

與CVD塗層技術相比較而言，PVD塗層技術有以下幾個優點：
(1)PVD技術沉積溫度低，可以在500℃左右沉積TiN等超硬塗層，因此不會降低基體材料原有抗彎強度，塗層與基體間也不會產生η相，擴大了應用範圍；
(2)塗層具有微細結構，在塗層內部產生壓應力，抗裂紋擴展能力強；
(3)塗層表面光滑，比CVD塗層更能有效地阻止前刀面上的橫裂紋擴展，同時可降低摩擦係數；
(4)可以使用刃口鋒利的刀具作基體，這一點對於高速切削非常重要。

儘管PVD塗層有CVD塗層難以比擬的優點，但實踐表明，一般車削(部分銑削)刀片的TiC/Al2O3或TiC/Al2O3/TiNCVD塗層性能仍優於PVD塗層，這裏除CVD技術可進行αAl2O3塗層外，塗層與基體的結合強度比PVD塗層高也是其性能優於PVD技術的一個重要因素。塗層硬質合金刀片的劃痕實驗表明，PVD塗層的臨界載荷一般為30~40N，而CVD塗層的臨界載荷可>90N；CVD塗層的厚度可達8~0μm，而PCD塗層的厚度必須控制在3~5μm，否則塗層容易產生剝落現象。此外硬質合金刀片CVD塗層工業化成本低於PVD塗層，這也是CVD技術應用更為廣泛的原因之一。

CVD和PVD兩種技術在硬質合金刀具塗層中仍將並存和相互補充，並因其自身的優點而在刀具塗層比例中佔有各自的份額。一般說來，高速鋼等鋼制工具、鋒利的硬質合金精切刀片和硬質合金整體多刃刀具採用PVD技術塗層比較理想。其餘大部分硬質合金刀片均可採用CVD技術塗層。而且，CVD塗層也在不斷發展，目前除採用中溫CVD塗層以減小硬質合金強度的降低幅度外，還可採用電腦精確控制單層塗層厚度，避免塗層形成柱狀晶，以滿足精切硬質合金刀片的塗層要求。


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