硬质合金刀具在机械制造业中有着重要应用，是精密加工常用的切削刀具，其种类繁多，按加工方式可分为车刀、镗刀、铰刀、铣刀、螺纹刀具、数控刀具等品种。为了有效提高硬质合金刀具的切削性能，通常采用涂层工艺为刀具基体涂覆一层金属或非金属化合物薄膜，增强其硬度，降低摩擦系数，延长使用寿命。下面，小编为大家详细介绍一下硬质合金刀具常用涂层工艺以及每种工艺的应用范围吧。
一、硬质合金刀具常用的三种涂层工艺
1、化学气相沉积法
化学气相沉积简称CVD，属于原子沉积类，是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。
具体来说，就是利用金属卤化物的蒸汽、氢气和其他化学成分，在950℃以上的高温条件下，进行分解、热合等气、固反应物以原子尺度形态在加热刀具基体表面形成固态沉积物。它本质上属于原子范畴的气态传质过程，其过程包括3个阶段：物料汽化、运输到基体附近和在基体上形成覆盖层。
在CVD涂层中，用得较普遍的是真空离子轰击法和磁控离子反应喷涂法。
CVD涂层技术主要用于制备硬质合金车削类刀具的表面涂层，其涂层刀具适合于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。
CVD法与其他涂层方法比较，不仅设备简单，工艺成熟，沉积物种类多，能涂金属、合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物氢碳氮化物等优点。CVD涂层工艺制备的涂层薄膜有高度的渗透性和均匀性，可获得不同组织的多层涂层，涂层厚薄均匀。
2、物理气相沉积法
物理气相沉积法简称PVD，是利用物理过程，如物质的蒸发或受到粒子轰击时物质表面原子的溅射现象实现物质转移，将原子或分子由源物质可控转移到基材表面上的过程。
具体来说，就是利用蒸发或溅射等物理形式把材料从靶源移走，然后通过真空或半真空空间使这些携带能量的蒸气离子沉积到基片或零件表面以形成膜层，通过气相反应过程，使蒸发或溅射出的金属原子发生气相反应，从而在刀具表面沉积出所要求的化合物。
常用的PVD涂层材料主要有氮化钛、碳氮化钛、铝钛氮化合物，以及各种难熔金属的碳化物和氮化物。
PVD工艺要求比CVD高，设备更复杂，涂层循环周期长。目前常用的PVD涂层方法有低压电子束蒸发法、阴极电子弧沉积法、三极管高压电子束蒸发法、平衡或非平衡磁控溅射法、离子束协助沉积法和动力学离子束混合法，其主要差别在于沉积材料的气化方法以及产生等离子体的方法不同而使得成膜速度和膜层品质存在差异。
PVD技术主要应用于整体硬质合金刀具和高速工具钢刀具的表面处理,已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。
与CVD工艺相比，PVD工艺有明显的优点：处理温度低，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响。薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。
3、CVD-PVD复合涂层工艺
自20世纪80年代初，PVD技术问世以来,因其一系列的优点使得人们一直企图用PVD技术取代先前的CVD技术，但实践证明,两种技术因各自特点彼此共存，相互补充。于是，人们转而寻找能将两种技术结合起来，取长补短的新技术，这样CVD-PVD复合涂层工艺便产生了。
CVD-PVD复合涂层工艺是在硬质合金基体上先涂覆CVD涂层，随后在其上溅射一层或几层PVD涂层，便可把CVD涂层技术和PVD涂层技术结合起来，使涂层既有CVD涂层与基体的高结合强度，又具有PVD沉积层与被加工材料反应小的上佳成分。因此，CVD-PVD复合涂层可在同一涂层/基体系统中兼具有抵抗几种磨损机理的功能，底层CVD层可提供优异的与基体的结合性能，而光滑的PVD外层能承受较高的切削速度并产生较低的切削力。
硬质合金刀具涂层
二、硬质合金刀具三种常用涂层工艺的应用范围
1、CVD涂层工艺应用范围
CVD技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层，涂层刀具适用于中到重型切削的高速粗加工。采用CVD技术还可实现α-Al2O3涂层，这是其他技术目前难以实现的。因此,在干式切削加工中，CVD涂层技术仍占有极其重要的地位。
2、PVD涂层工艺应用范围
PVD技术处理温度低，且对硬质合金刀具的抗弯强度不产生影响；涂层内产生压应力，而在CVD涂层内产生拉应力，因此PVD有利于提高硬质合金的使用性能，适用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具等硬质合金精密复杂刀具的涂层处理。
3、复合涂层工艺应用范围
CVD - PVD技术结合CVD技术涂层与基体结合强度高，以及PVD技术涂层表面光滑无裂纹、使用性能好的特点，可用于多层涂层工艺，适用于制备硬质合金铣削类刀具涂层。
以上就是硬质合金刀具常用涂层工艺及其应用范围的相关内容介绍。通过上述内容可知，硬质合金刀具三种常用的涂层工艺各有优劣，在不同的应用领域都有着重要作用。
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