拉刀在 eifeler Coatings Technology 进行 PVD 涂层沉积。
切削刀具涂层——尤其是氮化钛 (TiN)——在 1970 年代末首次推出时，因其能够扩展刀具性能而受到刀具制造商的欢迎生活。随着劳动力材料从传统的黑色金属和有色金属扩展到特殊合金、复合材料、陶瓷等，涂层也同样取得了进步，并且由于采用了新的配方和沉积方法，正在延长切削工具的能力和工具寿命。
在过去的五年中，基于对个别客户需求的响应，涂料成分和技术都取得了重大发展。 “现代涂层通过解决耐磨性和耐热性来延长刀具寿命，从而实现更高的金属去除率和更大的 pKyocera SGS Precision Tools Inc.（Munroe Falls, OH）产品开发副总裁 Brian Hamil 说。
他的同事，涂层开发总监 Jon Paggett , 同意：“硬涂层增加了抗氧化性并降低了摩擦系数，减少了积屑瘤。例如，多层涂层通过层界面处的裂纹偏转来抑制裂纹扩展。”
纳米技术的进步和结合能力使当今涂层的显着改进成为可能各种独立涂层的微薄层。衬底开发专家 Bohler Uddeholm（伊利诺伊州埃尔金）的高级技术经理 Pat Miller 评论说：“重要的是衬底具有更均匀的微观结构，以确保整个过程的强度和一致性。”
Larry Williams，导演Bohler Uddeholm 的姊妹公司 eifeler Coatings Technology Inc.（伊利诺伊州圣查尔斯）的销售、医疗/骨科解释说：“多层涂层为工具带来了不止一项优势。纳米结构使层能够单独应用，以提供组合的好处。用作较厚底涂层的 TiN 与基材形成更好的结合，而选定涂层的交替层可解决耐热性和光滑度等特性。涂层是为特定应用而设计的，考虑了它们的每一个特性。”
eifeler 的工艺和应用工程师 Mark Falkingham 强调耐热涂层对主要制造商的重要性越来越大。 “出于经济、环境和制造方面的原因，公司正在转向干式加工，以消除与冷却剂使用和处置相关的成本和问题，”他说。 “具有 th 的切削工具正确的几何形状和耐热涂层可以满足高速生产目标，并具有出色的排屑效果和更长的使用寿命，而且无需冷却液。”
涂层工艺演变
早期的涂层工艺是通过化学气相沉积 (CVD) 完成的，在该过程中，工具会受到高温 (900–1200º F) 的影响。引入涂层室的气体随后会发生反应并在各个工具上沉积一层涂层。后来的方法——物理气相沉积 (PVD)——将工具暴露在负电荷中，同时用电子束蒸发所需的涂层材料，电子束赋予离子正电荷。当引入氮气时，就会发生涂层过程。
京瓷的多个工具涂层单元SGS 精密工具。本文采访的消息人士普遍认为，比较 CVD 和 PVD 是一种“苹果和橘子”的情况，每种工艺都适用于特定应用。然而，该行业最近的发展有利于 PVD。例如，根据 CemeCon 总裁 Gary Lake 的说法，生产镀膜机、涂层和镀膜服务的 CemeCon Inc.（纽约州霍斯黑兹）最近开发了 HiPIMS 系统（高功率脉冲磁控溅射）。该系统几乎可以蒸发任何材料，激发工具周围的等离子体，因此沉积速率高于传统 PVD，涂层更厚、更光滑且不易受应力。
PVD 涂层用途广泛，该公司是为切削工具制造商提供高性能 PVD 涂层的供应商。 “我们的大多数客户使用 PVD 由于温度限制。 CVD 涂层在高温下应用，这需要对 HSS 和其他工具钢进行重新热处理，”他说。 “使用 PVD 涂层，可以对由工具钢制成的工业工具进行涂层处理，然后直接投入使用，无需进行任何涂层后热处理，并降低了工具变形或软化的可能性。在硬质合金刀片上，CVD 涂层要求刀片的边缘倒圆角。 PVD 涂层可应用于锋利的边缘，这在铣削刀片上效果很好。”
eifeler 的 Williams 评论道：“PVD 是传统切削工具（例如钻头和端头）的首选方法米尔斯。 CVD 工艺使用更高的温度对基材进行退火处理，但 PVD 工艺（称为“冷工艺”）可保护和保持基材的完整性并提供最佳工具寿命。”
金刚石闪耀光芒
虽然PVD发展的比较多鉴于金刚石的卓越切割能力，尤其是在新开发的工作材料中，CVD 在金刚石涂层应用中的优越性迅速激发了人们的兴趣。
RobbJack Corp.（林肯，加利福尼亚州） ) 专业从事金刚石工具，包括实心金刚石和金刚石涂层。工程副总裁 Mike MacArthur 指出了金刚石涂层的一些最新创新。 “我们看到了特定应用涂层的涌入，这在很大程度上是由于石墨和复合加工材料的使用增加，”他说。 “RobbJack 可以改变金刚石涂层的结构以满足客户的要求。这样做时，我们考虑了零件和材料的所有方面，包括纤维和树脂的方向。除了涂层之外，该工具还需要特殊的几何形状才能发挥作用。”
金刚石涂层需求的增长受到多种因素的推动，包括新的制造商生陶瓷（极度磨蚀）等材料，模具制造等某些行业对公差可扩展至数百万英寸的需求，以及金刚石涂层工具可将工具寿命延长 10-25 倍的事实
Harvey Tool 工程副总裁 Jeff Davis 指出，尽管金刚石涂层令人印象深刻，但它们最有效地用于特定应用，不适合与钢合金一起使用Co.（马萨诸塞州罗利），Harvey Tool 品牌下的特种微型工具供应商和 Helical Solutions 品牌下的大直径高性能标准产品供应商。 “不同的涂层解决不同的问题，”戴维斯说。 “有些涂料如果使用不当，会引起问题，包括发粘和磨损。尽管金刚石在石墨和复合材料中效果很好，但铁金属应用可能会导致过度的热积聚、涂层破裂以及两者的损坏工具和零件。”
在eifeler Coatings Technology上排列用于涂层的工具。Melin Tool Co. (Cleveland)总裁Mike Wochna评价DLC的发展—类金刚石涂层：“DLC 确实是‘穷人的金刚石涂层’。PVD 产品可有效切割通常对金刚石有反应的材料，但它无法提供真正金刚石涂层的更长工具寿命。重要的是要记住，某些种类的金刚石，就成分和晶体结构而言，是复合材料特有的，而有些是石墨特有的。将工具与涂层相匹配至关重要。”他补充说，混合的另一个因素是最终用户的设备。如果机器不适合高精度操作和工件夹持，则最精确的涂层将丢失。
涂层工具的成本增加，以及涂层通常应用于为专业应用开发的工具的事实，影响了这种程度工具被重新磨锐。 “一般来说，重磨对于非金刚石工具更实用，”CemeCon 的 Lake 说。
罗伯杰克的麦克阿瑟同意了。 “考虑到所涉及的热量会对工具造成破坏，因此无法重新打磨金刚石。另一方面，与大多数 PVD 工具一样，DLC 可以重新磨锐和重新涂层。有些行业对重磨非常严格。事实上，虽然飞机行业的一些人会重新磨锐，但其他人选择不重新磨锐工具，因为可能会刮掉昂贵、高价值的零件。” eifeler 的 Falkingham 警告说，尽管重涂很普遍，但如果重涂太多，PVD 涂层可能会剥落。 “肯定有一个限制工具可以有效修复和重新涂层的次数，”他说。
涂层：不仅仅用于切削工具......
在离子束增强沉积 (IBED) 工艺中，高能离子将涂层材料的最初几个原子层混合到被涂表面。这形成合金键合层呃，它可以提高涂层的附着力，并允许在没有中间粘合层的情况下将涂层应用于几乎任何基材。涂层从合金层生长，高能离子通量控制涂层的晶粒结构、密度和残余应力。通常可以生长最大 6 µm 的涂层。该工艺的关键是能够在低温 (
