一、在各種被加工材（cái）料中，沃斯田不（bú）鏽鋼、高錳（měng）鋼、淬（cuì）硬鋼、複合材料和耐磨鑄鐵等材料加工難度很高，但隨著產業的發展（zhǎn），這些材料的用（yòng）量不斷增加。同時，今後隨著各行各業對用材要求的不斷提高，更多的新材料會出現，如在航天工業領域，鈦合金、鎳基合金（jīn）以及超耐熱合金、陶瓷等難加工材料，每一種新型材料都對切削加工提出了新的挑戰。


覆膜（mó）刀具的出現是（shì）刀具材料發展中的一次革命，采用鍍膜技術可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具（jù）獲得優良的整（zhěng）體機（jī）械性能，從而大幅度提高機械加工效率。因此（cǐ），工業先進國家使用的覆膜刀具在切削刀具（jù）中占的比例越來越大，約（yuē）達70%～80%的比重。所示為刀具鍍膜的發展曆程，從第（dì）一代的單一膜層（céng）逐漸（jiàn）發展到多元多（duō）層膜層，以滿足不同材料及切削環境（jìng）的切削加工。

pvd真空鍍膜

二、技術發展動向

(一)薄膜的多元化（huà）及服務的（de）客（kè）製化

進入21世紀的PVD技（jì）術與1990年代相（xiàng）比，已發生了（le）極（jí）大變化，從單一的（de）TiN、TiCN、TiAlN發展到現在的數十種鍍膜（mó）型態，針對不（bú）同的切削加工應用條件（jiàn），可對薄膜成分、結構進（jìn）行選擇，透過適當的製備技術，以獲取令（lìng）人滿意的切削效果。例如在（zài）齒輪加工中，除了對 zz覆膜刀具的使用壽命有嚴格要求外，如（rú）何保證齒輪的精度及（jí）表麵質量同樣至關重要，因此（cǐ）目前普遍（biàn）采用的是複合膜層，即硬塗層+軟塗層，當然對於不同的鍍膜廠商而言，達成此目（mù）的的製程方法不盡相同；而在高速銑削加工中，往往隻采用硬（yìng）質塗層。此外客製（zhì）化服（fú）務的概（gài）念初步形成（chéng），例如Platit公（gōng）司的鍍膜（mó）設備（bèi）采用了開放式工作模式（shì），可針對（duì）不同的客戶隨時開（kāi）發更適合的鍍膜技術。


(二)高速及幹式切削之鍍膜技術的開發

在高速加工或（huò）幹式切削過程中，溫度成為影響刀具使用壽命的主要原因，因此提高（gāo）薄膜的（de）高溫性能、保（bǎo）證覆膜刀具的紅硬性（xìng）成為近幾年PVD技術（shù）的開發重點。欲改進（jìn）氮鋁鈦膜層，提高薄膜中Al的含量是有效方法之一，因此出現了所謂的AlTiN鍍層(Al含量大於50%)，應該說隨著Al含量的（de）增加(在（zài）一定（dìng）範圍內)，薄（báo）膜的整體效能有所提升，但仍有一些關鍵技術有待解決：比如說，如何在生產過程中（zhōng）完成這（zhè）種鍍（dù）膜，尤其當Al含量超過65%時，在這種（zhǒng）膜層（céng）中如（rú）何控製AlN的晶體（tǐ）結構等。從最新的發展來看，各鍍膜業者已透過其他的薄膜技術解決了高速、高（gāo）溫切削加工問題，如Balzers的（de）AlCrN鍍膜、Platit的(nc-Ti1-xAlxN)/(αSi3N4) 鍍膜、CemeCon的TINALOX鍍膜、Metaplas的AlTiN-saturn鍍膜都具有優異的高溫性能，並已成功應用於（yú）高速、幹式（shì）切削加工領域。

五金（jīn）鍍（dù）膜

(三)膜層組織結構之改善

目（mù）前在PVD市場中，陰極電（diàn）弧離子鍍技術仍（réng）占（zhàn）主導地位，但與先前不同（tóng），無論哪一（yī）個采用陰極電弧（hú）離子鍍技術的公司，都（dōu）試圖透過（guò）硬件（jiàn）的開發及製程的調整來改善膜層的組織結構，避免“液滴”和柱狀晶的產生。尤其是隨著奈米概念的（de）出現，致（zhì）使陰極電弧薄膜塗層組織獲得根本（běn）的改善，采用該技術得到的膜層（céng）表麵粗糙度（dù）Ra值已小於0.15μm，因此使得陰極電（diàn）弧塗層的整體效能得以提高，並為市場（chǎng）所接受。


(四)PVD鍍膜領（lǐng）域（yù）的新概念

眾所周知，與PVD技術相對應的是（shì）CVD技術，該項技術結合強度高、膜層厚（hòu），並且可以塗鍍α-Al2O3膜層，因此更適合於中型、重型切削的高（gāo）速、幹式粗加工（gōng）及半精加工領域。如何利用PVD技術，開發出Al2O3鍍膜（mó）技術，實現厚膜鍍層，將PVD塗層技術擴展到粗加工及半精加工領域，這一直是該行業亟（jí）待解決的（de）難題。而CemeCon公司在（zài）該領域（yù）的研究已取得了突破性的進展，也預示著（zhe）PVD技術新時代的到來（lái）。


(五)具有裏程碑意義的（de）奈米鍍膜技術

隨著奈米技術（shù）的發展及塗鍍技術（shù）的進步，應用在刀具的奈米鍍膜材料亦引起廣大研究者的（de）關注（zhù）。奈米鍍（dù）膜主要有兩種：奈米（mǐ）多層結構及奈米複合結構，刀具中最為常見的應用是奈米多層結構鍍膜，一（yī）般是由晶格常數相近的各（gè）單層（céng）硬質膜材料交疊組成（chéng），可能得到與組成此一多層結構的各單層膜層的效能差異顯著的全新鍍（dù）膜。這是（shì）一種人為可（kě）控的一維周期結構，交替沉積單層塗層不（bú）超過5～15nm。