梯度硬質合金塗層技術——物理氣相沉積(PVD)技術

物理氣相沉積主要為蒸發鍍膜、離子鍍膜和濺射鍍膜3大類。真空蒸發鍍膜是發展較早，應用也最廣的一種PVD塗層技術，目前仍佔有世界40%的市場，但用途範圍正在縮小。這種技術是在真空條件下採用電阻、電子束等加熱鍍膜材料，使其熔化蒸發再沉積在合金基體表面形成鍍膜。

離子鍍膜是在真空條件下通入Ar氣等，利用輝光放電使氣體和鍍膜材料部分離化，並使離子轟擊靶打出靶上的材料離子，使其沉積在合金基體的表面。離子鍍膜在切削工具超硬材料鍍膜中應用較為成功的技術是多弧離子鍍膜。

濺射鍍膜是在真空室中，利用荷能離子轟擊靶材表面，通過離子的動量傳遞轟擊出靶材中的原子及其它粒子，並使其沉積在合金基體表面形成鍍膜的技術。濺射鍍膜能實現大面積快速沉積。

PVD技術出現於20世紀70年代末，由於其工藝處理溫度可控制在500℃以下，因此可作為最終處理工藝用於高速鋼類工具的塗層。由於採用PVD技術可大幅度提高高速鋼工具的切削性能，所以該技術自80年代以來得到了迅速推廣。

工業發達國家自90年代初就開始致力於硬質合金刀具PVD塗層技術的研究，90年代中期取得了突破性進展，PVD塗層技術已普遍應用於硬質合金銑刀、鑽頭、階梯鑽、油孔鑽、鉸刀、絲錐、可轉位銑刀片、異型刀具、焊接刀具等的塗層處理。

我國PVD塗層技術的研發工作開陰極離子鍍膜機，並開發了高速鋼刀具TiN塗層工藝技術。90年代末國內成功開發出硬質合金TiNTiCNTiN多元複合塗層工藝技術並達到實用水準。但與國際發展水準相比，我國硬質合金刀具PVD塗層技術仍落後10年左右。目前國外刀具PVD塗層技術已發展到第4代，而國內尚處於第2代水準，且仍以單層TiN塗層為主。


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