刀具鈍化噴砂機(jī)在PVD、CVD刀具鈍化中的優(yōu)勢(shì)
刀具涂層技術(shù)目前分為兩大類，即化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）技術(shù)。

2.1 物理氣相沉積（PVD）技術(shù)的發(fā)展
習(xí)慣上，把固體(液態(tài))鍍料通過高溫蒸發(fā)、濺射、電子束、等離子體、激光束、電弧等能量形式產(chǎn)生氣 相原子、分子、離子(氣態(tài)，等離子態(tài))進(jìn)行輸運(yùn)，在固態(tài)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(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)七十年代末，因?yàn)樗墓に嚋囟瓤刂圃?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(shù)大大提高了高速鋼刀具切削性能，該項(xiàng)技術(shù)與八十年代得 到迅速推廣。八十年代后期，一些發(fā)達(dá)國(guó)家 PVD 涂層高速鋼刀具比例已占市場(chǎng)已超過了 60%。 高速鋼刀具成功應(yīng)用 PVD 技術(shù)，引起了的青睞與重視，各國(guó)研究者在不斷開發(fā)高的性能、高可 靠性涂層裝備的同時(shí)，也對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了更加深入的研究，以進(jìn)行擴(kuò)大，特別是在硬質(zhì)合金刀具、陶 瓷刀具方面的應(yīng)用。與 CVD 涂層技術(shù)相比，PVD 技術(shù)的處理溫度低，刀具材料抗彎強(qiáng)度通常溫度在 600℃ 以下不會(huì)產(chǎn)生影響；薄膜的內(nèi)部為壓應(yīng)力，因此，適合涂層硬質(zhì)合金精密復(fù)雜類刀具，PVD 技術(shù)對(duì)環(huán)境不 會(huì)產(chǎn)生不利影響，更加符合綠色工業(yè)發(fā)展的方向。伴隨著高速加工時(shí)代的到來，硬質(zhì)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(fā)達(dá)國(guó)家在九十年代初便將重心轉(zhuǎn)向 硬質(zhì)合金刀具 PVD 涂層技術(shù)的研究，九十年代中期，PVD 涂層技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具上的應(yīng)用已取得了突 破性的進(jìn)展，當(dāng)時(shí)已普遍在銑刀、銑刀片、各種鉆頭、鉸刀、絲錐、等的刀具上應(yīng)用。 從大的方面來看，現(xiàn)在國(guó)際上的 PVD 涂層技術(shù)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(shù)衍生出了各式各樣的新技術(shù)。伴隨著 PVD 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，科學(xué)家們把離子束、等離子體引入 到 PVD 涂層技術(shù)上，同時(shí)通入某些反應(yīng)氣體，由化學(xué)反應(yīng)來制備金屬鍍層，因此，當(dāng)前的 PVD 涂層技術(shù) 已不是原先單純的物理制備過程，PVD 涂層技術(shù)和 CVD 涂層技術(shù)已經(jīng)相互交融。單一的涂層材料顯然無 法滿足綜合刀具機(jī)械性能的要求，無法被市場(chǎng)接受，涂層材料正向著多元不斷的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)不同的高性

能切削加工的要求，涂層的成分將會(huì)更為復(fù)雜，更具針對(duì)性，單一層的涂層也會(huì)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(xué)的方向不斷發(fā)展，按照趨勢(shì)，PVD 技 術(shù)、MT-CVD 技術(shù)將會(huì)成為國(guó)際主流。 我國(guó)的物理涂層技術(shù)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(shù)以及中 小型空心陰極離子鍍膜機(jī)。由于我國(guó)刀具涂層市場(chǎng)前景較好，國(guó)內(nèi)有七家刀工具廠商引入了大型 PVD 涂層 設(shè)備。 進(jìn)口設(shè)備及技術(shù)的引進(jìn)， 引起了國(guó)內(nèi)物理涂層技術(shù)的研發(fā)熱潮， 終于在九十年代初研制出出多種 PVD 設(shè)備?？墒且?yàn)檠邪l(fā)大多數(shù)的設(shè)備性能較差，無法刀具涂層工藝，致使預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益也沒有實(shí)現(xiàn)， 這導(dǎo)致了很多企業(yè)放棄了物理刀具涂層技術(shù)的研究。 近 10 年國(guó)內(nèi)的 PVD 涂層技術(shù)在一個(gè)停滯不前的狀況。 在這以后，我國(guó)的 PVD 涂層技術(shù)也有了一定的進(jìn)展，比如在九十年代末期，我國(guó)研制出了多元復(fù)合硬質(zhì)合 金 TiN-TiCN-TiN PVD 涂層工藝技術(shù)， 以及 CNx 涂層技術(shù)， 但是這些技術(shù)和國(guó)際水平相比， 我國(guó)的 PVD 涂層技術(shù)落后了 10 年左右?，F(xiàn)在，國(guó)際的 PVD 技術(shù)已發(fā)展到了第 4 代，我國(guó)處在第二代，仍是以單 層的 TiN 涂層為主。

2.2 CVD 技術(shù)的發(fā)展
CVD 是通過氣相物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)在基材表面沉積固態(tài)薄膜的一種工藝方法。CVD 技術(shù)發(fā)展較早，在上 世紀(jì) 60 年代已應(yīng)用于硬質(zhì)合金刀具的涂層處理，并且在硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具上得到了較為廣泛的應(yīng)用。在 CVD 工藝中，氣相沉積所需要金屬源的制備相對(duì)容易，可進(jìn)行 TiBN、TiB2、TiN、TiC、TiCN、 、Al2O3 等單層及多元多層復(fù)合涂層，其涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度較高，薄膜的厚度達(dá) 7～9μ m，CVD 涂層具有較好的 耐磨性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在八十年代中后期有 85%的硬質(zhì)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(zhì)合金刀具仍占到了 80%以上。CVD 涂層技術(shù)擁有許多的優(yōu)點(diǎn)：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(nèi)應(yīng)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(shù)也有一些缺陷：1 工藝的處理溫度較高，刀具 材料抗彎強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生下降。2.CVD 涂層技術(shù)排放的廢氣可造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，從九十年代中期以 來，高溫 CVD 涂層技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用受到了制約。八十年代末期，Kruup Widia 研發(fā)的低溫化學(xué)氣相沉積 技術(shù)（PCVD）已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，該技術(shù)的工藝處理溫度已下降至 450℃至 650℃，能夠有效的抑制η 相 產(chǎn)生，能夠進(jìn)行 TiN、TiCN、TiC 等金屬涂層，應(yīng)用于螺紋刀具、銑刀、鉆頭等，但是 PCVD 技術(shù)在刀具 涂層領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用目前仍然不是十分廣泛。 引起 CVD 涂層技術(shù)出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破的是 80 年代末期產(chǎn)生的 MT—CVD 技術(shù)（中溫化學(xué)氣相沉積技術(shù)） ， 該技術(shù)的機(jī)理與高溫 CVD 涂層技術(shù)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(fā)展。MT—CVD 涂層技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有沉積的速度快、涂層的厚度均勻、涂層的 附著力較強(qiáng)、內(nèi)部的殘余應(yīng)力較小。但 MT—CVD 涂層技術(shù)的首要缺點(diǎn)是產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，其次， 它的涂層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋。新型的 MT-CVD 技術(shù)是將含 C、N 的有機(jī)物乙腈（CH3CN）為 主要的反應(yīng)氣體混合 TiCL4、H2、N2 在 700℃到 900℃溫度下產(chǎn)生分解、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生 TiCN 的一 種新的方法，該方法得到的涂層為致密纖維狀結(jié)晶形態(tài)，涂層的厚度可達(dá)到 8-10μ m。該涂層結(jié)構(gòu)為為致 密纖維狀結(jié)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(xué)氣相沉積技術(shù) （HT-CVD 技術(shù)）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(xué)氣相沉積技術(shù)適用于高速度、高溫度、大負(fù)荷的干式切削條件，刀具的壽命比一般的涂層刀片延 長(zhǎng)了一倍。 我國(guó) CVD 涂層技術(shù)的研究開始于七十年代初， 由于該項(xiàng)技術(shù)的性強(qiáng)， 并于八十年代中期達(dá)到實(shí)用化， 并與國(guó)際 CVD 工藝技術(shù)水平相當(dāng)；隨后十多年里國(guó)內(nèi)和國(guó)外的發(fā)展類似，比較緩慢；我國(guó) PCVD 技術(shù)的 研究開始于九十年代初，該技術(shù)目前主要用于模具涂層，在刀具領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，還不是十分廣泛。從總體 上講，我國(guó)的 CVD 技術(shù)與國(guó)際水平保持同步。