刀具鈍化噴砂機在PVD、CVD刀具鈍化中的優勢
刀具涂層技術目前分為兩大類，即化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）技術。

2.1 物理氣相沉積（PVD）技術的發展
習慣上，把固體(液態)鍍料通過高溫蒸發、濺射、電子束、等離子體、激光束、電弧等能量形式產生氣 相原子、分子、離子(氣態，等離子態)進行輸運，在固態表面上沉積凝聚，生成固相薄膜的過程稱為物理 氣相沉積(PVD)。 物理氣相沉積（PVD）技術產生于上世紀七十年代末，因為它的工藝溫度控制在 500℃以下， ，可作為* 終處理工藝用于高速鋼類刀具的涂層。PVD 技術大大提高了高速鋼刀具切削性能，該項技術與八十年代得 到迅速推廣。八十年代后期，一些發達國家 PVD 涂層高速鋼刀具比例已占市場已超過了 60%。 高速鋼刀具成功應用 PVD 技術，引起了的青睞與重視，各國研究者在不斷開發高的性能、高可 靠性涂層裝備的同時，也對其應用領域進行了更加深入的研究，以進行擴大，特別是在硬質合金刀具、陶 瓷刀具方面的應用。與 CVD 涂層技術相比，PVD 技術的處理溫度低，刀具材料抗彎強度通常溫度在 600℃ 以下不會產生影響；薄膜的內部為壓應力，因此，適合涂層硬質合金精密復雜類刀具，PVD 技術對環境不 會產生不利影響，更加符合綠色工業發展的方向。伴隨著高速加工時代的到來，硬質合金刀具、陶瓷刀具 使用的比例必然上升，高速鋼刀具使用的比例必然下降。因此，一些發達國家在九十年代初便將重心轉向 硬質合金刀具 PVD 涂層技術的研究，九十年代中期，PVD 涂層技術在硬質合金刀具上的應用已取得了突 破性的進展，當時已普遍在銑刀、銑刀片、各種鉆頭、鉸刀、絲錐、等的刀具上應用。 從大的方面來看，現在國際上的 PVD 涂層技術大致可分成真空蒸鍍、濺射、離子鍍，但從這三種主要的 鍍膜技術衍生出了各式各樣的新技術。伴隨著 PVD 技術的進一步發展，科學家們把離子束、等離子體引入 到 PVD 涂層技術上，同時通入某些反應氣體，由化學反應來制備金屬鍍層，因此，當前的 PVD 涂層技術 已不是原先單純的物理制備過程，PVD 涂層技術和 CVD 涂層技術已經相互交融。單一的涂層材料顯然無 法滿足綜合刀具機械性能的要求，無法被市場接受，涂層材料正向著多元不斷的發展。為實現不同的高性

能切削加工的要求，涂層的成分將會更為復雜，更具針對性，單一層的涂層也會越來越薄，有的涂層已趨 向納米化，而涂層的溫度將越來越低，刀具涂層工藝正向著更加科學的方向不斷發展，按照趨勢，PVD 技 術、MT-CVD 技術將會成為國際主流。 我國的物理涂層技術開始于八十年代初期，在八十年代中期研究出高速鋼刀具 TiN 涂層工藝技術以及中 小型空心陰極離子鍍膜機。由于我國刀具涂層市場前景較好，國內有七家刀工具廠商引入了大型 PVD 涂層 設備。 進口設備及技術的引進， 引起了國內物理涂層技術的研發熱潮， 終于在九十年代初研制出出多種 PVD 設備。可是因為研發大多數的設備性能較差，無法刀具涂層工藝，致使預期的經濟效益也沒有實現， 這導致了很多企業放棄了物理刀具涂層技術的研究。 近 10 年國內的 PVD 涂層技術在一個停滯不前的狀況。 在這以后，我國的 PVD 涂層技術也有了一定的進展，比如在九十年代末期，我國研制出了多元復合硬質合 金 TiN-TiCN-TiN PVD 涂層工藝技術， 以及 CNx 涂層技術， 但是這些技術和國際水平相比， 我國的 PVD 涂層技術落后了 10 年左右。現在，國際的 PVD 技術已發展到了第 4 代，我國處在第二代，仍是以單 層的 TiN 涂層為主。

2.2 CVD 技術的發展
CVD 是通過氣相物質的化學反應在基材表面沉積固態薄膜的一種工藝方法。CVD 技術發展較早，在上 世紀 60 年代已應用于硬質合金刀具的涂層處理，并且在硬質合金可轉位刀具上得到了較為廣泛的應用。在 CVD 工藝中，氣相沉積所需要金屬源的制備相對容易，可進行 TiBN、TiB2、TiN、TiC、TiCN、 、Al2O3 等單層及多元多層復合涂層，其涂層與基體結合強度較高，薄膜的厚度達 7～9μ m，CVD 涂層具有較好的 耐磨性。據統計，美國在八十年代中后期有 85%的硬質合金工具采用了涂層處理，其中 CVD 涂層占 99%； 在九十年代的中期，CVD 涂層硬質合金刀具仍占到了 80%以上。CVD 涂層技術擁有許多的優點：1.涂層源 的制備比較容易。2.鍍膜的均勻性比較好。3.成膜粒子的能量非常低，因此鍍膜的內應力很低。4.能夠得到 比較厚的鍍膜。5.鍍膜的耐磨性非常好。但是 CVD 涂層技術也有一些缺陷：1 工藝的處理溫度較高，刀具 材料抗彎強度會產生下降。2.CVD 涂層技術排放的廢氣可造成嚴重的環境污染。因此，從九十年代中期以 來，高溫 CVD 涂層技術的發展、應用受到了制約。八十年代末期，Kruup Widia 研發的低溫化學氣相沉積 技術（PCVD）已經可以實現應用，該技術的工藝處理溫度已下降至 450℃至 650℃，能夠有效的抑制η 相 產生，能夠進行 TiN、TiCN、TiC 等金屬涂層，應用于螺紋刀具、銑刀、鉆頭等，但是 PCVD 技術在刀具 涂層領域內的應用目前仍然不是十分廣泛。 引起 CVD 涂層技術出現實質性突破的是 80 年代末期產生的 MT—CVD 技術（中溫化學氣相沉積技術） ， 該技術的機理與高溫 CVD 涂層技術是相同的，但它的涂覆溫度僅為 700℃到 900℃，而且正向著更低的溫 度和更高的真空度方向發展。MT—CVD 涂層技術的優點有沉積的速度快、涂層的厚度均勻、涂層的 附著力較強、內部的殘余應力較小。但 MT—CVD 涂層技術的首要缺點是產生嚴重的環境污染問題，其次， 它的涂層內部產生拉應力，容易產生裂紋。新型的 MT-CVD 技術是將含 C、N 的有機物乙腈（CH3CN）為 主要的反應氣體混合 TiCL4、H2、N2 在 700℃到 900℃溫度下產生分解、發生化學反應，產生 TiCN 的一 種新的方法，該方法得到的涂層為致密纖維狀結晶形態，涂層的厚度可達到 8-10μ m。該涂層結構為為致 密纖維狀結晶， 因此擁有很高的耐磨損性， 很高的抗熱震性和韌性。 再通過高溫化學氣相沉積技術 （HT-CVD 技術）在表層鍍層上沉積 Al2O3 和 TiN 等抗氧化性能好、高溫性能好、與加工材料的親和力較小的材料。 高溫化學氣相沉積技術適用于高速度、高溫度、大負荷的干式切削條件，刀具的壽命比一般的涂層刀片延 長了一倍。 我國 CVD 涂層技術的研究開始于七十年代初， 由于該項技術的性強， 并于八十年代中期達到實用化， 并與國際 CVD 工藝技術水平相當；隨后十多年里國內和國外的發展類似，比較緩慢；我國 PCVD 技術的 研究開始于九十年代初，該技術目前主要用于模具涂層，在刀具領域內的應用，還不是十分廣泛。從總體 上講，我國的 CVD 技術與國際水平保持同步。