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PVD常用涂层种类与厚度的选择
作者：王焱庆　出处：中国刀具商务网　　时间：2011-08-24
        实现涂层的高性价比应用取决于许多因数，对于每种特定的加工应用而言，通常只有一种或几种可行的涂层选择。涂层及其特性的选择是否正确决定着加工性能明显提高与几乎没有改善之间的区别。因此根据加工的速度，冷却方式，被加工材料，加工方式等详细的参数来选择合适的涂层是必须的。以下是我们PVT涂层公司根据无数次试验的涂层选择推荐：
一)涂层种类选择
1)氮化钛涂层(TiN)
TiN是一种通用的涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。
用途：高速钢切削工具，慢速加工工具(如低速车刀粒)，耐磨零件，注塑
模具。
2)氮碳化钛涂层 (TiCN)
TiCN涂层是在TiN的基础上添加碳元素，以提高涂层的硬度和低的摩擦系数。
用途：高速钢刀具，冲压模具，成型模具
3)氮铝钛(TiAlN)、 氮钛铝AlTiN
俗称：中铝(Al:Ti=50:50)、高铝(Al:Ti=67：33)以上，
TiAlN/AlTiN涂层在加工过程中形成的氧化铝涂层可以有效提高加工工具的高温加工寿命，AlTiN涂层的抗高温氧化比TiAlN要高100度左右。
用途：硬质合金工具 (加工材料硬度低于HRC45时建议用TiAlN,加工材料硬度高于HRC45时建议使用AlTiN涂层。)，薄壁件冲压模具(TiAlN)，压铸模具(AlTiN)
4)氮化铬涂层 (CrN)
CrN涂层具有良好的抗粘结性，抗腐蚀性，耐磨性。
用途：加工铝合金，红铜的刀具，注塑模具，零件(特别是有润滑油浸泡)
5)CBC (DLC)
PLATIT CBC涂层的组成为TIN+TICN+DLC结构。具有摩擦系数较低，
耐磨损，膜层应力小好等优点
用途：润滑涂层，成型模具，铝合金等粘结性强材料冲压模具。
二)涂层厚度的选择：
刀具： 刃部直径8mm以上：2.5~ 3um (刀粒亦按此要求)，
刃部直径4~6mm：2~2.5um
刃部直径4mm以下：1.5~2um
模具： 五金模具、冲压模具，一般塑胶模具，压铸模具：2.5um，
拉丝模具，大型模具：3um，
镜面或高精密蚀纹模具：1um.左右
TiAlN涂层刀具的发展与应用（摘抄）
作者：刘建华 邓建新 张庆余　出处：　　时间：2011-09-21

摘要：TiAlN涂层作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性，有望部分或完全替代TiN ，尤其适用于高速切削。文中对国内外TiAlN涂层刀具的发展与应用状况进行了综合评述，并着重分析了TiAlN涂层工艺及其切削性能。

1 引言

对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一，随着涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了重大突破。涂层刀具可以提高加工效率和加工精度，延长刀具使用寿命，降低加工成本。

自20世纪70年代以来，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方工业发达国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26%增加到1985年的50～60%。新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具。瑞典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达80～85%以上。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片比例为80%，瑞典和德国车削用涂层刀片已占70%以上。1981年～1985年期间，前苏联的刀具产量增加了16%、硬质合金刀具增加了29%，而涂层刀具则增加了5倍。涂层刀具己成为现代刀具的重要标志，并将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种之一。

TiAlN涂层作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性，尤其适用于高速切削高合金钢、不锈钢、钦合金、镍合金等材料。在要求高耐磨性的场合下，鉴于TiN涂层在高温性能方面所表现出的不足，TiAlN有望部分或完全替代TiN，因此，TiAlN涂层刀具具有极其广阔的应用前景。

自1985年Knotek等首次发表了关于TiAlN涂层的研究成果后，人们便对其优异的抗高温氧化能力和良好的使用性能表示了极大的关注，已经用多种PVD方法成功制备了TiAlN膜。由于TiAlN涂层的制备方法不尽相同，已见报道的TiAlN涂层的性能也有差异。表1是几种常用涂层的主要性能比较(数据来源于Balzers涂层有限公司)。由表可以看出，TiAlN涂层具有高的硬度和氧化温度，随着涂层的多层化和纳米化，TiAlN涂层的性能正在逐渐提高。TiAlN的化学稳定性好，抗氧化磨损能力强，其硬度为3400～3600HV)，耐磨性仅低于类金刚石膜，是目前国际工具行业最为推崇的超硬涂层。当Al含量超过50%时，为了区别于TiAlN，有人称其为AlTiN。AlTiN涂层的硬度随含铝量的增加而提高，铝含量可以超过65%；当铝含量提高后也会形成较软的AlN相，使其硬度降低，但是铝含量并不是影响硬度的唯一因素。AlTiN的硬度可达4500HV。目前TiAlN/Al2O3多层PVD涂层也已研究成功，这种刀具的涂层硬度可达4000HV，涂层数为400层(厚度5nm)，切削性能优于TiC/l2O3/TiN涂层刀具。
表1 几种涂层的主要性能比较
涂层材料
微硬度（HV）
弹性模量（GPa）
最大适用温度（°C）
涂层结构
TiN
2300
260
600
单层
TiCN
3000
352
400
单层
TiAlN
3300
380
900
纳米结构