模具之家讯：对刀具、模具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革，它是在工模具韧性较高的基体上涂覆一层、二层乃至多层耐磨的难熔化合物，从而使工模具的性能得到极大改善。经涂层的工模具可以提高加工效率、加工精度、延长寿命、降低成本，因而，受到世界各国普遍关注。1 现状

自上世纪60年代末第一代CVD气相沉积TiC硬质合金刀片问世以来，涂层技术对硬质合金工模具的发展起了巨大的促进作用。80年代初PVD气相沉积TiN在高速钢刀具上成功应用，被誉为高速钢刀具性能的一场革命。此后，涂层技术取得了飞速的发展，涂层工艺越来越成熟，涂层工模具应用范围越来越广泛。西方工业发达的国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%，新型的数控机床所用的刀具中80%左右是涂层刀具。瑞典山特维克和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达85%以上，美国数控机床上使用的硬质合金刀片比例为80%，瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70%以上。日本、俄罗斯涂层技术开发和应用也走世界前列。我国涂层工模具起步晚，但进步快，涂层网点遍布全国，不少城市都有自己的涂层中心，承接对外加工业务，厂矿也不甘示弱，国内几家大的工具厂涂膜机都在10台以上。由于资源匮乏和机械的高效化以及数控技术进步及难加工材料增多，涂层工模具正以惊人的发展速度向前挺进。

2 涂层技术的新发展

纵观CVD、PVD技术的发展过程，可以发现几个共同的规律。当第一代涂层产品进入市场后，首先要解决的是涂层设备的国产化问题，以满足市场需要，其次是开发新一代的涂层成分，以提高工模的加工效率;第三是研制多层涂层及控制技术，使被涂工具表层具有多种材料的综合力学性能，对切削、冲裁等不同加工对象实施个性化服务。涂层技术的新发展主要有以下三个方面表现：

1、涂层多层多样化 目前应用最多的涂层物质是TiC、TiN、TiCN和Al2O3。涂层材料由最初的TiC和TiN单层发展到现在的复合涂层。复合涂层及相关技术的出现，使涂层既可以提高与基体的结合强度，又具有多种材料的复合性能。近几年开发的TiN/NbN、TiN/CNx等多元复合薄材料，使涂层工模具寿命有很大的提高。

2、软涂层 高硬度是早期涂层技术开发追求的主要目标，然而并不是所有的材料都适合于硬涂层。如高强度铝合金、钛合金及某些贵重材料都不适合用硬涂层刀具、模具加工，而软涂层则较好地解决了上述材料的难加工问题。软涂层主要有MoS2、WS2、TaS2等。

3、纳米涂层 近期美国学者开发出纳米涂层刀具，这种涂层刀具可采用多种涂层材料的不同组合，以满足不同功能和性能要求，设计合理的纳米涂层，可使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能，适用于高速干切削。

3 PVD、CVD将长期共存

早在20多年前，PVD涂层投入工业性生产以来，人们一直在探索用PVD代替CVD的问题，几经周折，设想和实践都成为泡影。

尽管PVD有CVD难以比拟的优点，也可以进行α-Al2O3以外的多种硬质涂层，但事实标明：CVD车、铣刀具还是优于PVD。今后两种涂层工艺在工模具涂层中将长期共存和相互补充，并因各自优点而在涂层产品中占据属于自己的份额。两种技术也可以相互结合，取长补短，如目前应用的PCVD涂层技术就是例证。

4 涂层工模具的应用

涂层技术目前广泛应用于机械、电子、光学、航空航天、化工、轻纺及食品工业等各个部门。运用高科技手段不仅能沉积各类金属和合金，还能沉积多种化合物，不仅能在金属基体上沉积，而且在陶瓷、金刚石、玻璃甚至塑料等非金属上沉积，可以毫不夸张地讲，涂层技术已渗透到国民经济各个领域，其作用和效能有目共睹，实用实例举不胜举。

5 涂层中应注意的几个问题

5.1理想的工模具材料

用于涂层的刀具、模具材料必须是理想的好材料，不能停留在合格的水平上。俗话说好钢要用在刀刃上。目前工模材料市场不规范，鱼龙混杂，假冒伪劣猖獗，有点像58年大炼钢铁的味道。在选材、用材时应加强检查，把好各道关卡，不然后悔莫及。

5.2 硬度检查

硬度不适合涂层的工模具，涂层技术再高明也无济于世，犹如鲜花插在牛粪上。例如65HRC以下的高速钢刀具，硬度<60HRC的M2钢冲头，以及硬度>53HRC的H13钢模具，涂层效果就不一定好。通过适当的热处理，将工模具硬度控制在适用的范围内，为后续涂层创造条件很有必要。

JB/T8365-96《氮化钛涂层刀具技术规范》，要求高速钢刀具涂层硬度≥2000HV，但目前市场上不少涂层产品达不到此值，往往是低硬度的装饰镀。

5.3退磁

涂层前应进行退磁处理，因为磁性将影响涂层效果。
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