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使用PVD涂层刀具和刀片来提高切削速度

使用PVD涂层刀具和刀片来提高切削速度，缩短加工周期。

　　物理涂层（PVD） 是可在刀具和刀片上覆盖薄薄涂层的真空涂层技术。实质上它往往是在等离子（例如带电气体）的帮助下将金属或金属合金等固体材料蒸发。金属蒸汽中所含的金属原子和离子沉积在基体上形成涂层。以氮化钛（TiN）涂层为例，金属钛在氮气环境中汽化，便在刀具和刀片上形成氮化钛涂层。

　　PVD涂层可提高刀具的寿命和效率，每年为企业节省数十亿美元。这是怎样实现的呢？首先，PVD涂层刀具可提升切削速度，减少加工周期，从而能在更短时间内加工更多工件。其次，PVD涂层能降低磨损和对生产的干扰，从而减少更换刀具造成的停机时间。*后，PVD涂层减少了对切削液的需求，因为它能在没有或只有很少切削液的情况下工作，而与切削液相关的成本可占总生产成本的15%。

　　PVD主要用于需要使用锋利刃口的应用场合，比如螺纹加工、切槽、切断、立铣和钻孔等加工。对整体硬质合金刀具来讲（例如立铣刀和钻头），主要采用PVD涂层技术。而对于钛合金、高温合金和不锈钢等难加工材料来讲，PVD涂层刀具是*佳选择，因为这些材料要求更锋利的刃口以便降低切削力，同时还需要高温下的稳定性以保持切削刃的完整性。涂层的功用*终取决于它减轻构成切削刃的基体材料在不同切削条件下的热－机械损伤的能力。

　　PVD能满足大批量涂层的挑战，并能在整个批量中让每个刀片都具有均匀的涂层厚度。此外，PVD是通过采用大约500℃的较低沉积温度来实现的，这能让刀具保持锋利的刃口而不影响刃口强度，而另一种主要的涂层技术——化学涂层（CVD）， 则需要大约1,000℃的高温，虽然较低温度的工艺也逐渐变得可行。对PVD来讲，有多种方法来获得正确的涂层厚度及组织构成，从而适应目标应用区间和涂层材料的不同要求。

　　在刀具应用方面，目前主要有三种PVD工艺：离子镀膜、电弧蒸发沉积和磁控管溅射。PVD本质上是一种使用固体金属蒸发源的低压、环保、低温、可视的沉积工艺。PVD使用固体金属靶材，材料从固体靶材被汽化后，再沉积在被涂层的基体上。PVD工艺可产生只有几微米厚的硬度高、粒度细、表面光滑的涂层，而且由于涂层受压应力，所以涂层不会出现裂纹。与此形成对照的是，CVD涂层更适合磨损严重的场合，因为其涂层可更厚，从而具有更好的耐磨性。

　　**种投入商业应用的PVD涂层是TiN。山特维克可乐满于1982年推出了**种TiN涂层刀具，即大名鼎鼎的Delta钻头，首个PVD刀片牌号GC1020则于1990年面世。

　　PVD一直处于涂层技术发展的前沿。随着可用于PVD的 新 型 涂 层（ 例如TiCN、TiAlN和AlCrN；以及氧化物涂层Al2O3和(AlCr)2O3和新涂层材料TiAlSiCrN，甚至各种碳基材料涂层等）的纷纷涌现，PVD应用领域还在不断扩展。涂层系统工艺的种种创新（例如结合射频或脉冲直流电）解决了沉积绝缘涂层材料的难题。而复合涂层大大增强了刀片性能。而PVD硬件方面的发展（例如新蒸发源）则将进一步推动涂层技术向前发展。

　　总结

　　刀具和刀片上的PVD涂层一直作为可不断显着提升生产效率的工具而得到开发，因为它能够提高加工速度，减少加工周期，能在更短时间内加工更多工件。另外PVD涂层还降低了刀具磨损和对生产的干扰，通过减少换刀次数缩短了停机时间，同时亦减少了对切削液的需求。