涂层硬质合金类型—单层以及多元复合涂层

自从涂层硬质合金技术发展以来，涂层的类型也产生了多样化，较为突出的如单层多元复合涂层、多层涂层、梯度涂层、纳米涂层、超硬涂层以及软涂层等等。

1.单层以及多元复合涂层

目前，氮化钛（TiN）以及碳化钛（TiC）时出现较早并且使用较为广泛的两种单层涂层，其具有硬度大、耐磨损性能优良等优点。但是其也有一个无法避免的问题就是基体与涂层之间存在着较大的弹性模量以及热膨胀系数的差距，会在一定程度上削弱两者的结合力以及残余应力。因此，在此基础上添加各种不同元素使之形成多元涂层材料，从而提高涂层硬质合金的各项综合性能。如今在生产实践中较为多见的有Ti（C,N）、TiAlN几种多元复合涂层。此外还有一些其他元素的加入，会在不同方面提高涂层硬质合金的性能，如硅（Si）元素可提高材料的硬度以及防止化学扩散作用，锆（Zr）、硼（B）、钒（V）以及铪（Hf）可显著改善材料的耐磨损性能，铬（Cr）元素的加入可提高材料的抗氧化性能。

以Ti（C,N）涂层为例，其同时具有TiC和TiN两种涂层的优点，应用在硬质合金刀具上后可显著改善硬度和韧性，阻止内部裂纹扩散，减少崩刃的情况，对于涂层本身减少了内应力，提高了涂层与基体间的结合力。根据车削实验结果表明，对比单层涂层的TiC、TiN、Al₂O₃，复合涂层Ti（C,N）具有更好的抗刀面磨损性能以及抗月牙洼磨损性能更加适用于硬质合金刀具对普通钢、合金钢、不锈钢以及铸铁等材料的加工，其切削效率可得到大幅度提高。

而TiAlN复合涂层材料具有很好的热硬性以及抗氧化能力被广泛应用于高速硬质合金刀具以及金属陶瓷刀具涂层材料。目前主要的采用技术是阴极电弧离子镀-物理气相沉积（Cathodic Arc Ion Plating – Physical Vapor Deposition）。其具有组织结构致密度高、微观硬度高（增加35%-76%）、韧性高的优点，适合于高速钢、合金钢等高性能材料的高速铣削，且其使用寿命相比TiN单元单层涂层提高了3-4倍。

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