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    硬切削的概念是什么？ 
    硬切削是指使用CBN实体刀具、CBN刀头或陶瓷刀具来加工淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬钢、灰铸铁、球墨铸铁、粉末冶金和特殊材料。当 然，也有一些材料如青铜等不适合采用硬切削。用硬切削可进行车削、表面加工、攻螺纹、铣削、开槽、靠模加工、车削锥面。据美国有关文章报导，硬切削使工件 光洁度始终保持16um。在正常条件下，光洁度能达到6～8um。目前，硬切削这种新工艺正在许多工业部门采用，如汽车制造厂用这种方法对传动轴、各类轴 传动链、发动机、制动盘和制动转子进行半精加工和精加工；飞机制造厂用这种方法制造副翼齿轮和起落架，从油田到钢厂到处可以看到硬切削方法的应用。机床、 工具、重型卡车、农业机具、医用设备、罐头模具、汽车零件都把硬切削作为其生产过程的一个组成部份。

 
采用硬切削工艺的优点： 
1、  硬切削成本低廉，一般仅为磨削的四分之一： 
2、  用硬切削不需用专用刀具、专用机械和夹具，而磨削则要求使用磨床，硬切举贤则可在现有的NC或CNC车削中心上进行； 
3、  生产率高，因为CBN刀具的切削速度可高达274m/min以上，使生产率大大提高，节省了大量时间。 

    由于CBN刀具的成本近年来已大大降低，从而为硬切削推广应用创造了条件。成本不仅指刀具成本，而是每只零件的制造成本，以较长的刀具寿命和每个切削刀头 的低成本，CBN为硬加工提供了一条最经济的途径。如美国有一家公司以前用粗磨来加工一种硬质齿轮的端面，后改用硬切削作为粗加工，再进行精磨，成本减少 40％。如果把粗磨和精磨都改为硬切削，那么加工时、夹具成本、刀具成本以及能耗都可下降，而生产率却可提高，并使每只零件的成本下降55％。美国另一家 生产压力环的工厂，原工艺都是磨削，包括内圆磨削、端面磨削、外圆磨削和球面磨削四道工序，改用硬切削后，只用VNMA332和CNMA432两把刀具， 使加工速度提高10倍。 

    此外，在废物处理和环保方面，硬切削优于磨削。磨削会产生磨屑和冷却液的混合物，这是不能再利用的废物，会污染环境。硬切削产生的废屑则可再利用，这对重视环境保护的今天来讲特别重要。 

近年来，工厂的空间备受重视，与CBN刀具相比，砂轮比较大而且笨重，因此难以贮存。CBN刀具很小，而且不必再增加新机床就可用于硬切削，从而节省了工厂的空间。 

    硬切削的迅速发展是建立在过去几年CBN刀具技术进步的基础上，90年代初只能在少数几种CBN刀具中选择用于硬切削。目前，用户的选择多了10倍。再 者，速度也大大提高，90年代初对铸铁的最大切削速度约为152m/min，现在最高切削速度达1524m/min，大多数连续的硬质钢切削速度在 90～150m/min，进给量0.05～0.2mm/r，切削深度达到0.1～0.5mm。CBN的适用性扩大，过去不能用于脆性工件，现在对硬度不一 的工件都能进行加工。 

    鉴于硬切削有上述许多优点，国外有关专家认为这项新技术代表了今天，也预示着明天。有的还发出了“你为何还采用磨削”的问题。 

    但是，高速机械加工和硬切削真的会取代磨削吗？ 
    磨削专家认为不会，因为磨床具有自身的一些优势，磨削精度较高，对公差要求较严的加工非磨削莫属。磨削时可以加上在线测量，在加工时间可闭合循环，这种方 法在其它机床上难以实现。而最重要的一点，近几年新材料层出不穷。替代了许多传统的材料。实践证明，磨削是加工这类新型材料的好方法。因此，今后磨削加工 仍是不可缺少的。诚然，对一般材料而言，磨削可能会遇到铣削、铰削、车削等方法强有力的竞争。但对诸如陶瓷、金属陶瓷复合材料、晶须加强材料以及高温超级 合金之类的新一代材料而言，硬切削决不是磨削的对手，而且必须用磨削进行加工。例如，磨削是加工在喷气飞机发动机中使用的超级合金工件的唯一方法，也是加 工用陶瓷合金、陶瓷和玻璃制成的汽车和光学无件的唯一方法。新型材料一般都具有硬脆、耐磨、耐热等特点，聚合型材料都是绝对需要的加工手段。对耐热和耐磨 损的陶瓷涂料而言，面临更为复杂的问题，即要同时磨削陶瓷和金属。 

    随着生产发展和技术进步，对磨床提出了许多新的要求，如美国磨削协会提出如下要求： 
    主轴转速要达到25000r/min，可以来9144/min（152.4m/s）甚至更高的速度进行磨削；磨头主轴设计刚性好，机床体积较小，轻便，加 工区体积可加工各种形状的工件，范围广的和精密控制的拖板定位系统，采用模块化设计和较多的标准件，与CNC相连的修整系统，可跟踪砂轮尺寸，修整器位置 以及砂轮对工件的位置 国具有能监控机床状态，机床动平衡、主轴和电动机状态以及砂轮状态的传感器，监控修整时金刚三石与CBN砂轮间的接触，监督CNB砂轮与工件之间的接触， 以提高效率。该协会还希望具有对小工件进行缓进给成形磨削的能力，希望用平面磨床替代平面铣床。该协会还对21世纪的磨削提出展望，21世纪的磨床将采用 磁性悬浮主轴，在15kW功率范围内，转速达到40000r/min，而占地面积很小，水基静压轴承可以使用水基切削液，能进行连续修整的高感应大气孔陶 瓷结合剂砂轮，用于加工陶瓷的金属结合剂金刚砂轮可进行电解修整。一些公司对高速磨削作了许多试验，目前CNB砂轮的线速已达 150～250m/s，并以声速作了试输，下个世纪，高速磨削将更广泛地得到应用。CNC控制将更完善，比如能处理在缓进给磨削陶瓷时的摆线磨削，恒定的 常用进给量磨削使砂轮最优化，能减少磨削时间的切入式和纵向进向进给磨削，在平面磨床上作外圆磨削，以及一个坐标轴或几个坐标轴的进给量补偿，以便使磨削 循环最佳化。

一般而言，镀膜在真空镀膜机内以 真空度 1~5 x 10 -4 Torr程度进行 (1 Torr = 1 公厘水银柱高的压力，大气压为 760 Torr)。其镀膜膜厚约为 0.1 ~ 0.2 微米。颜

如 果镀膜在特定厚度以下时（即太薄），面油对底油将会产生侵蚀、引起化学变化（如表面雾化等）。如镀膜过厚 时，会产生白化的状态。颜填料,助剂,树脂,乳液,分散Dr<!--[if !supportFoot<!--[endif]-->l<!--[if !supportFootnotes]-->[1]<!--[endif]-->v#W？n8D<!--[if !supportFootnotes]-->[1]<!--[endif]-->G.e

关于镀膜的形成，首先利用强大 电流将镀膜源 (钨丝) 加热，然后把挂在钨丝上的铝片或铝线熔解。铝材从而蒸发、飞散到各方面并附着于被镀件上。熔解的铝为铝原子，以不定形或液体状态存在并附着于被镀件上，经 冷却结晶后从而变为铝薄膜。

因此设定钨丝为定数时，由真空度至蒸发铝的飞散方向、钨丝的温度，钨丝到被镀件的距离等；依其镀膜条件，镀膜 的性能也除着改变而发生变化。

一 如前述，镀膜在10 –4 Torr左右下进行，如真空度过低时，其蒸发中的铝遇到残留的气体或者碰着钨丝被加热时产生的气体，发生冲突而冷却，形成的铝粒 (非常小的铝粒子集合体) 会附着于被镀膜件上。此时所形成的镀膜因微细铝粒中可能仍含有残留气体而令其失去光泽，也会大大降低镀膜与底油的密着性。

如 真空度高，而且钨丝的温度亦高时，蒸发铝的运动能量也因此会提高，被镀膜件表面所附着的会是纯铝 (并没有残留气体)，而且密度非常高，镀膜性能因此而得到提升 (包括密着性等)

B. 涂料及雾化：

依 各种镀膜条件形成 不同的镀膜。如前述，在现场作业最容易产生的问题是雾化现象。这种现象是有机高分子（涂膜）和金属（铝膜）的膨胀系数差异而发生。虽然可能由于涂料本质所 导致，但一般而言，如果使用涂料的方法正确，雾化现象应该不会发生的。但是被镀膜件的素材日新月异（包括再生料），也可能会引起雾化。

容 易引起雾化现象的原因有下述各点：

<1> 底油干燥不足（会侵蚀面油）

<2> 素材的残留应力（主要是突起部分）www.51coat.com

<3> 离型剂的影响UV,辐射,水性,粉末,溶剂#xH*S ~*k        v

<4> 可塑剂的影响

UV, 辐射,水性,粉末,溶剂

<5> 镀膜过薄的场合51coat技术网6G [

<6> 面油干燥条件不适当涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方b(nF-r2gG

<7> 氧化重合型、空气流通不充分等

<8> 湿度太高时

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方<9> 稀释剂含水量过高

Y结论：要得到良好的镀膜结果，要正 确遵守涂料的使用条件，同时亦避免使用粗糙的成形品。

C. 塑料的残留应力（变形、内部应力）：涂料|油墨|

在 真空电镀 用合成树脂（ABS、PS、PP、PC 等）以各种形态成型会引起程度不同的变形，其变形会对密着有不良影响，并且会导致起龟裂。这种龟裂仅在热的可塑性之塑料才会引起，其原因可能为成型时的内 部应力。虽在同一种素材亦依成型的条件，及成型的方法不同，亦同样发生，主要发生在突起部份。

这种现象可利用较弱的溶剂调整涂料使用，虽 可解决部份问题，但降低素材热变形温度，保温使缓和应力，比较有把握解决龟裂的现象。

离型剂：

涂料|油墨|树脂|胶粘 剂|配方塑料成型品在其射出过程中需要使用离型剂，此种离型剂导致涂料发生不沾、欠光泽、密着不良、雾化等现象。对涂装有不良的影响。51coat技术网 r}P.X

离 型剂有很强的界面活性剂性质（如肥皂、硅类），因此需要除去离型剂。经乙烷洗凈后，状况会改善，但是以锭状混入离型剂，因此 成型品内部整个都有包含，所以在表面的离型剂，虽能除去，但无法除去在里面的。在涂装时，溶解到表面上并混合在涂料中，令离型剂再次发生间接的不良影响。 因此要电镀的成型品应避免使用离型剂。

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方大家都知道，塑料有良好的绝缘特性，因此由塑料中所带的静电气在电 镀时会发生失光（欠光泽）的现象。

UV,辐射,水性,粉末,溶剂这种失光的电镀面，并非全面性，而仅有部分会发生，这是由于静电气会从空 气中吸着尘埃，这些尘埃用压缩空气，也无法吹走。

电镀时无法发现失光的现象，但涂装表面漆时，其部分却明显出现出来。这是附着于底漆的尘 埃上电镀，其部分由面漆侵蚀，才会明显表现出来。www.51coat.com

结论为成型后经过长时期保存的工件，最会产生此现象。故这 类工件是无法。又底油如经烘干，马上就电镀，也比较不会发生毛病。51coat技术网%qM-z9s-o

]F. 由面油对底油的侵蚀。!

电镀膜有很多微细的针孔，面油中的溶剂由针孔侵透至下层底油，侵蚀底油。因此虽然底油使用方法正确，如果与面油的配合不妥，当然也会引起 问题。

面油的侵蚀由外现出，在斑点中心有微小突起为其特点。涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方%

由发生面油侵蚀的主要原因 有：51coat技术网lS2Gp

（１）底漆干燥不够。

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方（２）由离型剂引起。

辐 射,水性,粉末,溶剂（３）电镀膜过薄时。

（４）底油与面油的配合不良。}

（５）由可塑剂的影响。

涂 料|油墨|树脂|胶粘剂|配方以上陈述了一些问题点，如果是单独出现还好解决。但现实是以复数的理由构成涂膜的毛病。解决问题，还虽一定的现场经验。

复 合镀铝膜白点现象可以这样描述，复合后的产品表观上看有明显的白色斑点，这种白色斑点可随机分布，大小不均。分两种情况，一种是：下机时有，但熟化后基本 消失；另一种是：下机时有，熟化后并不消失。后一种是影响表观的最大问题。这类斑点最容易出现在满白底或浅底色的印刷的效果上。其实应该说只要出现此类白 点，一般是满版的（设备原因除外）。只不过白色和淡底色遮盖力差容易看出来而已。产生白点的现象的原因较多，主要有三方面的：

颜 填料,助 剂,树脂,乳液,分散 1.油墨粒度大或粒度分布太宽，一般白墨的粒度影响较大。粘合剂中乙酯是油墨的良溶剂，对不同粒度的油墨颗粒浸润结果不同，通过烘箱烘干后的色度变化会产 生差异，看起来就产生“白点”了。一般此种情况下，下机时明显，熟化后白点现象会减轻，也许会消失。

辐射,水性,粉末,溶剂　　2.粘 合剂表面张力高，在镀铝膜上浸润铺展效果差。这是目前镀铝膜“白点现象”的一个主要原因。粘合剂的涂布效果不好，印刷层覆盖以后，会使不同部位上色泽发生 变化，产生前面同样的效果，有时会产生很大的斑点。

3l z$T$w Z8x;\)Q$EUV,辐射,水性,粉末,溶剂　　3.设备工艺原因。这种原因一方面是工人没有意识到镀铝膜复合的特殊性，镀铝膜复合有它独特的地方； 另一方面设备烘干、涂布、系统本身的问题无法保证粘合剂的充分均匀涂布或无法保证乙酯的充分挥发。

还有其它方面的原因，如满底印刷网线辊 网纹过浅，降低了油墨遮盖力等。

　采取如下办法可消除白点：

颜填料,助剂,树脂,乳液,分散　　1.不同批次的油墨增加 粒度检测指标，严格控制，尤其满底油墨品种粒度及粒度分布在标准范围外的不采用；选择优良的稳定的供应商。UV,辐射,水性,粉末,溶剂

2. 采用镀铝膜专用粘合剂。镀铝膜复合专用粘合剂的表面张力较低，在镀铝层表面的涂布铺展效果明显优于通用型粘合剂。采用镀铝胶会非常易于控制胶液的流平，有 较理想的涂布状态。单从粘合剂涂布状态上讲，采用镀铝胶可消除了白点现象产生的可能。51coat技术

3.胶液的粘度与网线辊线数有一定 的匹配关系，超出匹配区间太大会破坏胶的涂布状态，造成“白点”的产生和更严重的其它方面的影响，但在镀铝膜上似乎主要还是“白点”的产生更令人关注。 UV

4. 采用镀铝膜涂胶方式。通常采用的涂布工艺是印刷膜（油墨面）涂胶，这里采用特殊涂布方法，避免了乙酯对油墨层的渗透不均的问题， 同时涂布的粘合剂能够充分均匀地覆盖镀铝层表面，这样可以很好地消除白点。但这种工艺有它很大的局限性，首先，只限于VMPET的复合，而其它镀铝膜在烘 箱中受热的影响在张力的作用下，会拉伸变形；其次，将牺牲一定的剥离强度。

5.软包装企业必须坚持涂布辊的定期清洗制度，掌握正确的涂布 辊清洗方法。在生产满白底或浅底色印刷膜时，要注意两点，首先，生产前将刮刀、涂布辊、展平辊等彻底清洗。

6.应做到粘合剂的彻底干燥。 因镀铝的阻隔性比较好，如在复合膜中粘合未彻底干燥，那么复合膜在进入熟化室后，残留的大量溶剂需快速地释放出来，在镀铝膜阻隔下，势必形成汽泡。甚至会 出现下机时没有白点，而熟化后出现白点的现象。

塑胶真空镀膜工艺

虽 然塑料可以在许多场合代替金属，但显而易见缺乏金属的 质感，为此，需要采用一定的方法，在塑料表面镀上一层金属（铝、锌、铜、银、金、铬等），一种方法是采用类似化学镀和电镀的方法，另一种是直接在塑料表面 进行真空喷镀金属—即在真空状态下，将金属融化后，以分子或原子形态沉积在塑料表面形成5—10μm的金属膜。

真 空喷镀金属需要与塑料表 面底漆之间的良好配合，底漆的厚度通常为10—20μm，主要作用是防止塑料中水、有机溶剂、增塑剂等排出影响金属附着。要求涂层硬度高、底漆具有可以修 饰塑料缺陷，能提供一个光滑、平整的平面以利于真空镀的性能，并与塑料底材和所镀金属附着牢固。通常选用双组分常温固化的聚氨酯和环氧涂料，低温烘烤的氨 基涂料以及热塑性丙烯酸酯涂料。

金 属镀膜在空气中容易氧化变暗，同时还存在细微的真空等缺陷，所以要再涂上一层5—10μm的保护面漆。 对面漆的要求是：透明、优良的耐水性、耐磨性、耐候性，不操作镀金属膜，对金属镀膜附着牢固。通常可采用丙烯酸酯清漆、聚酯清漆、聚氨酯清漆等，当底漆采 用的是热塑性丙烯酸酯涂料时，为防止面漆溶剂通过镀膜缺陷溶蚀底漆，可以选用弱溶剂、快干性的面漆，如丙烯酸改性醇酸清漆、聚乙烯醇缩丁醛清漆、氨酯油 等。

真空镀金属的工艺流程为：塑料表面处理（净化、活化）→涂底漆→干燥→真空镀金属→涂面漆→干燥。其工艺流程作简要介绍：产品表面清 洁--〉去静电--〉喷底漆--〉烘烤底漆--〉真空镀膜--〉喷面漆--〉烘烤面漆--〉包装.

在全部的工艺流程中，有如下几点决定了 工艺的成败：

需要加工的零部件表面状态，这包括产品是否存在缺陷，表面状态，表面污染物等

表面缺陷的存在会导致外观件最 终美观度。当然对于微小缺陷的存在，喷涂工艺可以掩盖。但是在注塑或者冲压成型过程中造成的批量瑕疵品必须在进货检验前剔出。

表面状态， 这涉及是否是透明件，表面特殊粗糙度设计。设计外观状态要求的，必须在工艺制定前考虑整体工艺路线，否则完成后难以得到预想的外观效果。

表 面污染物，对于批量产品，如何去除前段工序残留的污染物是关系质量与效率的关键。例如在注塑过程中产生的脱模剂的去除

夹具的设计，这包括 夹具是否适应全部工艺流程，是否能保证表面均匀性，装夹效率

不锈钢真空多弧等离子度（PVD）工艺介绍

PVD 是英文 Physical<I></I>&nbsp;Vapor<I>< /I>&nbsp;Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶 材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上; PVD技术出现于二十世纪九十年代末，制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各 国制造业的高度重视，人们在开发高性能、高可靠性涂层设备的同时，也在不锈钢中进行了更加深入的涂层应用研究。PVD工艺处理温度低，PVD工艺对环境无 不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。目前PVD涂层技术已普遍应用于不锈钢表面的涂层处理PVD技术不仅提高了不锈钢基体材料的结合强度，涂层成分也 由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta－C等多元复合涂 层在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。根 据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射碳氢气体在离子源中被离化成等离子体，在电磁场的共同作用下，离子源释放出碳离子。离子束能 量通过调整加在等离子体上的电压来控制。碳氢离子束被引到基片上，沉积速度与离子电流密度成正比。星弧涂层的离子束源采用高电压，因而离子能量更大，使得 薄膜与基片结合力很好；离子电流更大，使得DLC膜的沉积速度更快。离子束技术的主要优点在于可沉积超薄及多层结构，工艺控制精度可达几个埃，并可将工艺 过程中的颗料污染所带来的缺陷降至最小。

进了当时国际上最先进的各类涂层设备，八十年代后期国产涂层设备也得到了迅速发展，但

该项技术真正广泛应 用于高速钢刀具却是在九十年代中期。

到目前为止，虽然国内对硬质合金刀具TiCN涂层的研究已取得突破，但国内市场的涂层

产 品仍以TiN涂层为主。分析其原因，可归纳为以下几点：

（1）前期集中引进对国内PVD技术后续发展的影响

八十年代中期 国外PVD技术及装备的集中引进虽然使我国发展该项技术有了一个高起点，

同时也解决了高速钢刀具的涂层问题，但由于引进设备的厂家都是国 内的刀具生产骨干企业

（其刀具产品的国内市场占有率很高），这些先进涂层设备的引进在相当长一段时间内已可

满足这些企业 的生产要求，因此对国产PVD技术和设备的需求不太强烈，这在一定程度上影响

了国产PVD设备在刀具制造领域的应用与发展；另一方面，八 十年代中期PVD技术还处于发展

初期，随着该项技术的不断发展，进入九十年代后新技术层出不穷，这些企业早期引进的技

术 亟待更新，但昂贵的价格使企业很难再次引进新技术和新设备，国内也因此错失了发展提

高PVD技术的最佳时期。

（2）对新 工艺的研发重视不够

尽管八十年代国内引进了当时最先进的PVD技术，但当时PVD技术尚处于发展初期，国内

对其后续发展 空间及发展速度无法充分估计；此外，物理涂层技术是集电子物理、材料、真

空控制技术于一体的新型技术，在研究、生产、应用等方面对人员配 置有较高要求，而大部

分引进PVD技术的企业偏重生产，对开发人员及资金配置不足，难以推动工艺技术的进一步自

主开发， 新工艺、新技术仍需再引进，而再引进的费用十分昂贵（如Balzers公司的设备

从TiN涂层工艺升级为TiCN涂层工艺，仅硬件改造费 即需30万美元），因此影响了国内涂层技

术新工艺和装备的研发。

（3）国产设备开发缺乏统一性、合理性及协作性

八 十年代后期，国内一些真空设备制造厂及科研单位对PVD刀具涂层市场过于乐观，纷纷

加大各类PVD涂层设备的开发力度，但由于缺乏对切削 工艺及刀具涂层工艺的深入了解，与工

具厂合作不够，因此开发的涂层设备大多无法满足刀具涂层工艺的要求，尤其是精密高速钢

刀 具涂层技术尚达不到批量生产水平。由于此类设备大多只能用于麻花钻的涂层，而麻花钻

涂层费用极低，相应涂层设备的利润也很低，因此到九十 年代以后，大部分真空设备制造厂

已把发展方向转向其它行业（如装饰涂层等）。

（4）售后服务欠缺制约了国产涂层设备的推 广应用

迄今为止，国内大部分涂层设备生产厂还不能提供完整的刀具涂层工艺技术（包括前处

理工艺、涂层工艺、涂后处理工 艺、检测技术、涂层刀具应用技术等），这种技术不完整性

给用户的生产带来许多技术问题；此外，由于设备生产厂不能提供长期技术服务，导致 国产

涂层设备难以保证长时期稳定、正常使用，从而极大限制了PVD涂层设备的推广应用。

（5）涂层质量不稳定制约了涂层 技术的推广应用

引进设备的高昂成本导致涂层价格居高不下，涂层费用甚至可超过刀具价格的50%；由于

引进渠道不一，设备 选择依据不同，导致设备工艺水平相差较大，影响了涂层刀具的使用效

果；由于国产涂层刀具质量不稳定，涂层刀具检验标准不完备，因此在应用 领域内造成了涂

层价格高、涂层质量不稳定且涂层后刀具性能改善不明显的不良印象，严重影响了刀具涂层

技术的推广应用和快 速发展。

（6）国内机械加工水平不高制约了涂层技术的快速发展

在二十世纪八十年代，我国数控机床的应用还十分有限，机械 加工仍处于较低水平，高

速钢刀具的应用占全部刀具的80%以上，硬质合金刀具仍以焊接刀具为主，可转位刀片以车削

类刀具 为主（一般多采用CVD涂层），整体硬质合金立铣刀、钻头、铰刀等应用较少，因此对

PVD硬质合金刀具涂层的要求并不十分迫切，这在一定 程度上也影响了涂层技术的进一步发展

。

对策建议

随着我国汽车、航空、航天、重机等工业的发展以及数控机 床的迅速普及，我国机械加

工技术正朝着高速加工、绿色制造的方向发展，高速滚齿、高速铣削以及干式切削工艺的应

用对刀具 涂层技术提出了更高要求。

以齿轮高速滚削加工为例，先进的工艺需要采用滚刀MoS2软涂层技术，与TiN涂层相比，

使用 寿命可提高一倍以上。在高速铣削加工中，硬质合金铣削类刀具多选用TiAlN、TiAlCN或

TiNAlN涂层，单一的TiN涂层已不适 合此类加工。市场的需求迫使国内必须加速PVD新技术的

研究和开发。

笔者认为，要使我国新型PVD涂层技术得到快速而有 序的发展，应努力做好以下几方面工

作：

（1）加强项目的规划与管理

工具行业管理部门应加强PVD涂层项 目的规划与管理工作，明确我国新型PVD涂层技术的

短、中、长期发展目标，确立有计划、不间断发展的方针，并通过“官、产、学、研、商”

的有机结合，使项目既有政策支持又有资金保障。我国在这方面也有过成功经验：在八十年

代中期，为了在引进基础上立足于自 行开发，提高工具行业涂层技术的整体水平，原机械工

业部机床工具司组织了全行业力量对引进设备进行技术攻关，开发出的热阴极弧磁控等离子

镀膜机已在工具行业成功地推广应用，并因此带动了国内TiN涂层刀具的普及应用。

（2）建立统一的研究、开发、服务体系

建立统一的研究、开发、服务体系，根据涂层技术的发展趋势和国内外市场需求，有系

统地引进国际先进技术，加强对引进技术 的消化吸收及协作研究工作，逐步增强自我开发能

力，形成专利技术，最终实现满足国内市场需求和参与国际市场竞争的目的。

（3） 建立刀具涂层技术的行业标准

建立涂层设备、涂层刀具的行业检验标准，严格控制涂层刀具质量，确保涂层技术的大

面积推广应 用。信息来源：工具技术切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来

的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿 命，使刀具获得优良的综合

机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此，涂层技术与材料、切削加工工艺一起并称

为切削刀 具制造领域的三大关键技术。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的

要求，世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的应 用日益重视。我国的刀具涂

层技术经过多年发展，目前正处于关键时期，即原有技术已不能满足切削加工日益提高的要

求，国内 各大工具厂的涂层设备也到了必须更新换代的时期。因此，充分了解国内外刀具涂

层技术的现状及发展趋势，瞄准国际涂层技术先进水平，有计 划、按步骤地发展刀具涂层技

术（尤其是PVD技术），对于提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。

国内商业应用PVD技 术概况

国 内PVD涂层技术的研发工作始于八十年代初，八十年代中期研制 成功中小型空心阴极离子镀膜机及高速钢刀具TiN涂层工艺技术。由于对刀具涂层市场前景的看好，国内引进了热阴极离子镀及阴极电弧（多弧）离子镀技术与装 备。技术及装备的引进摧动了国内刀具PVD涂层技术的第一次开发热潮，国内各大真空设备厂及科研单位纷纷展开了离子镀膜机的研制工作，并于九十年代初开发 出多种PVD设备。但由于大多数的设备性能指标低，涂层工艺稳定性差，预期的市场效益未能实现，从而导致了近十多年国内刀具PVD涂层技术处于徘徊不前的 局面。尽管九十年代末国内成功开发出了硬质合金TiN-TiCN-TiN多元复合涂层工艺技术，并达到了实用水平，但在随后的发展过程中也并未得到市场认 可。随着我国汽车工业的迅速崛起、先进制造技术的大量引进及数控加工技术大面积的普及，自本世纪初，PVD技术在国内掀起了第二次开发热潮。与九十年代不 同，目前国内 PVD技术的发展更具多元性及创新性，归纳起来有以下几种类型：

① 阴极电弧法（Cathode Arc Deposition ） 国内已由小圆型阴极电弧技术发展到大面积阴极电弧技术及柱型靶阴极电弧技术，主要用于TiAlN等薄膜的制备。

② 热阴极法（Hot Cathode Plating ） 源于Balzers的技术，主要用于TiN等薄膜的制备。

③ 磁控溅射法（Magnetron Sputter Plating ） 近年来，磁控溅射技术一直是国内涂层业的重点发展方向，先后出现了非平衡磁控溅射技术、磁控溅射加辅助离子源技术等，可制备各类薄膜。

④ 磁控溅射附加阴极电弧法 目前国内已较多采用的技术，可用于多种薄膜的制备。

⑤空心阴极附加磁控溅射及阴极电弧法 空心阴极在国内是一项传统技术，其应用市场仍旧存在。为了充分发挥此技术的特点，国内的研究者将空心阴极与磁控溅射技术、阴极电弧技术结合在一起，用于多 元薄膜的制备，且这种全新的尝试已对市场产生了影响。

归纳起来，国内刀具涂层技术开发的目的仍以TiAlN薄膜为主，上述各类技术已可在 切削刀具上制取

当前国内薄膜技术研究的主要热点

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近 年来纳米超硬膜技术已成为涂层领域研究开发的热点，自2000年以来在国内已进入持续开发阶段。超硬膜定义为硬度大于40GPa，众所周知，金刚石、立方 氮化硼、非晶态类金刚石等具有超硬膜的本征硬度，其研究及应用已经历了较长时间，但其膜系本身的某些特性却制约了应用领域的拓展。如金刚石薄膜并不适合于 铁基材料的切削加工，而立方氮化硼薄膜由于难于与刀具基体结合、易剥落，且高纯度的c-BN制备困难，也尚未达到商业应用水平。因此近年来薄膜技术的开发 热点更多的集中于非本征超硬膜的研究。非本征硬度超硬薄膜的超硬性和力学性能主要来自于它们组成物的性质和超细显微结构，其组成物多为氧化物、碳化物、氮 化物及硼化物，而其显微结构达到了纳米数量级。

按 照Koehler外延异质结构理论，当沉积制备两种不同弹性模量金属M（1）和M （2）的多层膜时（EM（1）〈EM（2）〉，单层膜的厚度尺寸达到较小数量级时，可有效地阻碍位错源在层内的增殖；当受外部应力作用时，M（1）中的位 错将向M（1）/M（2）界面移动，M（2）中形成的弹性应变会产生一种排斥力，阻碍位错通过界面，因此多层膜的硬度比由混合规则计算得到的硬度高得多。

基于Koehler理论，纳米多层膜的研究已逐渐成为涂层界的开发热点，其设计思路是控制多层膜的一维周期结构，有效调整膜中的位错、缺 陷及运动，从而获得高硬度、高模量及高温性能优异的薄膜。

按其组成，纳米多层超硬膜可分为如下几类：

1、氮化物/氮化 物：TiN/VN，56GPa；TiN/VNbN，41GPa；TiN/NbN，51GPa；TiN/SiN，80～105 GPa

2、 氮化物/碳化物：TiN/CNX，45～55GPa；ZrN/CNX，40～45GPa

3、碳化物/碳化物：TiC /VC，52GPa；TiC/NbC，45～55GPa；WC/TiC，40GPa

4、氮化物或碳化物/金属：TiN /Nb，52GPa；TiAlN/Mo，51GPa

5、氮化物/氧化物：TiAlN/Al2O3

6、硼化物/氮化物 或碳化物：TiB/TiN，TiB/TiC，50～70GPa

7、金属/金属等

纳 米多层膜的超硬特性及高的模量预示着 在工具领域的广阔应用前景，因此激发了国内相关科研工作者的开发热情。自2000年以来，武汉大学、吉林大学、上海交通大学、西安交通大学等相继开展了类 似的研究工作。研究的重点在于各类纳米多层膜致硬机理的探索，所研究的膜系涉及C3N4/TiN、TiN/NbN、 TaN/NbN、TiN/Al2O3，TiN/Si3N4，TiN/AlN，TiN/TiB2，TiN/SiO2，TIN/SiC，AlN/VN， Si3N4/CrN等，并获得了所期望的硬度及杨氏模量，而采用的制备手段则以PVD磁控溅射技术为主。上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室所做的 纳米多层AlN/（Ti,Al）N膜，当一维调制周期为10nm时，得到最高硬度29GPa；而当一维调制周期为1.3nm时，可得到最高杨氏模量 377.8GPa。

但 应引起重视的是，要实现超硬效应，经实验室研究证实，多层膜的一维周期通常应在10nm左右，而以磁控溅射为主的薄 膜制备技术则基于通过对靶材与被镀工件空间位置及时间长短的控制，达到调整此周期的目的。对于复杂型面的切削刀具而言，各型面处获得均匀一致的纳米尺度的 多层膜层显然十分困难，因此，尽管纳米多层膜的超硬特性及高的模量有望大幅度地提高刀具的综合性能，但到目前为止尚未能进入商业应用。

德 国慕尼黑工业大学的Veprek等则根据Koehler的外延异质结构理论，提出了纳米复合超硬薄膜的理论和设计概念，并采用等离子体化学气相沉积方法制 备了Ti-Si-N（nc-TiN/α-Si3N4）薄膜，据称薄膜硬度可达到105GPa。国内的西安交通大学、青岛化工学院、成都工具研究所等也与其 合作进行了相关的研究工作，并获得了具有价值的实验数据。仅就制备方法而言，PCVD更适合复杂型面工件的纳米级薄膜的制备，然而目前工艺的重复性则是影 响其商业应用的关键问题。

国内PVD技术研究及应用存在的问题

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1、刀具涂层市场的变化

涂 层刀具的应用与切削加工技术紧密相关，与九十年代不同，目前的应用更多地集中于硬质合金可转 位刀片、高速齿轮刀具、硬质合金棒式刀具及部分异型刀具。应用于数控机床，其切削加工速度通常高于100m/min，而单一的TiN薄膜已难于满足使用要 求。目前国内商业应用PVD技术，仍以高速钢刀具涂层为主，尽管市场对涂层刀具的需求不断上升，例如重庆地区的刀具涂层加工总额已从2000年的100万 元增长到了今年的1000万元以上，但应用领域仍以摩托车齿轮加工等行业为主，切削速度大多低于50m/min；而在硬质合金刀具领域应用较少，其大多数 高端涂层刀具产品被国外涂层公司所垄断，尤其是国外刀具涂层加工服务中心的出现，使国内的涂层加工服务企业面临更加严峻的竞争局面。

2、 技术上存在的问题

尽管近年来国内刀具涂层技术有了多元性发展，并已可以制备TiAlN及多层薄膜，但尚未形成真正的、具有国际竞争力的工 业化生产工艺技术及装备，其主要存在的问题如下：

①尽管国内的TiN涂层工艺工业应用基础较好，但在高速切削加工领域及硬质合金刀具涂层 方面却无法满足市场要求，与国外TiAlN涂层相比，涂层刀具寿命相差100%～200%；

②国内的TiAlN涂层技术在成分、薄膜结 构、致密性、结合强度以及均匀性等方面尚不成熟，在常规切削加工中，所表现出的性能与TiN相比并未显现出其优越性；

③在现代先进切削加 工制造中，精密成型加工的要求越来越高，通过合理的薄膜制备技术获取致密的薄膜组织及光整的表面形貌乃是高水平刀具涂层技术发展的基础与根本，与九十年代 不同，国内已淡化了薄膜制备技术的基础研究工作。

④ 尽管国内许多院校正在开展多种超硬薄膜材料的研究工作，也获得了极具价值的实验数据，比如含硅、硼等纳米多层膜，但就商业应用而言，其与市场要求仍存在较 大差距，究其原因可归纳为几方面：目前研究的重点仅在于超硬膜致硬机理的探索，而缺乏制备技术的基础研究；受条件所限，国内超硬膜的制备仍以普通磁控溅射 技术为主，对于复杂型面切削刀具的超硬薄膜的制备而言，并不是最佳的选择；与商业应用技术紧密相关的薄膜结合强度的提高、内部应力的控制技术的研究则少有 人问津。

3、涂层设备开发制造存在的问题

由于缺乏资金支持，国内涂层设备在设计、开发上与国外差距较大，尽管也有某些创 新思路，但绝大多数设备制造商延续了原有的设计概念，设备的结构与九十年代大同小异，由于对薄膜制备机理缺乏深入研究，因此在设备的设计上存在盲目性。

4、 整体配套性差，应用基础研究缺乏

整 体配套性差、应用基础研究缺乏一直是困扰国内刀具涂层技术发展的瓶颈。目前刀具涂层的趋势是以发展涂层 加工中心为主，因此技术的整体性极为关键，前处理技术、涂层工艺技术、后处理技术及质量控制技术都是应予考虑的。而国内涂层设备制造商大多仅以提供涂层主 机为主，这种模式阻碍了工业化生产的快速推进；另一方面也造成设备制造商与市场的严重脱节，制约了技术的良性发展，使得创新无从谈起。

我 国刀具PVD涂层技术发展的问题与对策

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【问 题分析】

与国外相比，我国刀具PVD涂层技术的研究和开发起步并不太晚，而且在发展初期大量引进了当时国际上最先进的各类涂层设备，八十 年代后期国产涂层设备也得到了迅速发展，但该项技术真正广泛应用于高速钢刀具却是在九十年代中期。

到目前为止，虽然国内对硬质合金刀具 TiCN涂层的研究已取得突破，但国内市场的涂层产品仍以TiN涂层为主。分析其原因，可归纳为以下几点：

（1）前期集中引进对国内 PVD技术后续发展的影响

八 十年代中期国外PVD技术及装备的集中引进虽然使我国发展该项技术有了一个高起点，同时也解决了高速钢刀具的 涂层问题，但由于引进设备的厂家都是国内的刀具生产骨干企业（其刀具产品的国内市场占有率很高），这些先进涂层设备的引进在相当长一段时间内已可满足这些 企业的生产要求，因此对国产PVD技术和设备的需求不太强烈，这在一定程度上影响了国产PVD设备在刀具制造领域的应用与发展；另一方面，八十年代中期 PVD技术还处于发展初期，随着该项技术的不断发展，进入九十年代后新技术层出不穷，这些企业早期引进的技术亟待更新，但昂贵的价格使企业很难再次引进新 技术和新设备，国内也因此错失了发展提高PVD技术的最佳时期。

（2）对新工艺的研发重视不够

尽 管八十年代国内引进了当 时最先进的PVD技术，但当时PVD技术尚处于发展初期，国内对其后续发展空间及发展速度无法充分估计；此外，物理涂层技术是集电子物理、材料、真空控制 技术于一体的新型技术，在研究、生产、应用等方面对人员配置有较高要求，而大部分引进PVD技术的企业偏重生产，对开发人员及资金配置不足，难以推动工艺 技术的进一步自主开发，新工艺、新技术仍需再引进，而再引进的费用十分昂贵（如Balzers公司的设备从TiN涂层工艺升级为TiCN涂层工艺，仅硬件 改造费即需30万美元），因此影响了国内涂层技术新工艺和装备的研发。

（3）国产设备开发缺乏统一性、合理性及协作性

八 十年代后期，国内一些真空设备制造厂及科研单位对PVD刀具涂层市场过于乐观，纷纷加大各类PVD涂层设备的开发力度，但由于缺乏对切削工艺及刀具涂层工 艺的深入了解，与工具厂合作不够，因此开发的涂层设备大多无法满足刀具涂层工艺的要求，尤其是精密高速钢刀具涂层技术尚达不到批量生产水平。由于此类设备 大多只能用于麻花钻的涂层，而麻花钻涂层费用极低，相应涂层设备的利润也很低，因此到九十年代以后，大部分真空设备制造厂已把发展方向转向其它行业（如装 饰涂层等）。

（4）售后服务欠缺制约了国产涂层设备的推广应用

迄 今为止，国内大部分涂层设备生产厂还不能提供完整的刀具 涂层工艺技术（包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具应用技术等），这种技术不完整性给用户的生产带来许多技术问题；此外，由于设 备生产厂不能提供长期技术服务，导致国产涂层设备难以保证长时期稳定、正常使用，从而极大限制了PVD涂层设备的推广应用。

（5）涂层质 量不稳定制约了涂层技术的推广应用

引 进设备的高昂成本导致涂层价格居高不下，涂层费用甚至可超过刀具价格的50%；由于引进渠道不一，设 备选择依据不同，导致设备工艺水平相差较大，影响了涂层刀具的使用效果；由于国产涂层刀具质量不稳定，涂层刀具检验标准不完备，因此在应用领域内造成了涂 层价格高、涂层质量不稳定且涂层后刀具性能改善不明显的不良印象，严重影响了刀具涂层技术的推广应用和快速发展。

（6）国内机械加工水平 不高制约了涂层技术的快速发展

在 二十世纪八十年代，我国数控机床的应用还十分有限，机械加工仍处于较低水平，高速钢刀具的应用占全部刀具 的80%以上，硬质合金刀具仍以焊接刀具为主，可转位刀片以车削类刀具为主（一般多采用CVD涂层），整体硬质合金立铣刀、钻头、铰刀等应用较少，因此对 PVD硬质合金刀具涂层的要求并不十分迫切，这在一定程度上也影响了涂层技术的进一步发展。

【对策建议】

随着我国汽车、 航空、航天、重机等工业的发展以及数控机床的迅速普及，我国机械加工技术正朝着高速加工、绿色制造的方向发展，高速滚齿、高速铣削以及干式切削工艺的应用 对刀具涂层技术提出了更高要求。

以 齿轮高速滚削加工为例，先进的工艺需要采用滚刀MoS2软涂层技术，与TiN涂层相比，使用寿命可提高 一倍以上。在高速铣削加工中，硬质合金铣削类刀具多选用TiAlN、TiAlCN或TiNAlN涂层，单一的TiN涂层已不适合此类加工。市场的需求迫使 国内必须加速PVD新技术的研究和开发。

笔者认为，要使我国新型PVD涂层技术得到快速而有序的发展，应努力做好以下几方面工作：

（1） 加强项目的规划与管理

工 具行业管理部门应加强PVD涂层项目的规划与管理工作，明确我国新型PVD涂层技术的短、中、长期发展目标，确立 有计划、不间断发展的方针，并通过“官、产、学、研、商”的有机结合，使项目既有政策支持又有资金保障。我国在这方面也有过成功经验：在八十年代中期，为 了在引进基础上立足于自行开发，提高工具行业涂层技术的整体水平，原机械工业部机床工具司组织了全行业力量对引进设备进行技术攻关，开发出的热阴极弧磁控 等离子镀膜机已在工具行业成功地推广应用，并因此带动了国内TiN涂层刀具的普及应用。

（2）建立统一的研究、开发、服务体系

建 立统一的研究、开发、服务体系，根据涂层技术的发展趋势和国内外市场需求，有系统地引进国际先进技术，加强对引进技术的消化吸收及协作研究工作，逐步增强 自我开发能力，形成专利技术，最终实现满足国内市场需求和参与国际市场竞争的目的。

（3）建立刀具涂层技术的行业标准

建 立涂层设备、涂层刀具的行业检验标准，严格控制涂层刀具质量，确保涂层技术的大面积推广应用。信息来源：工具技术切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需 求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此，涂层技术与 材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各国制造业对涂层技术的发展及 其在刀具制造中的应用日益重视。我国的刀具涂层技术经过多年发展，目前正处于关键时期，即原有技术已不能满足切削加工日益提高的要求，国内各大工具厂的涂 层设备也到了必须更新换代的时期。因此，充分了解国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势，瞄准国际涂层技术先进水平，有计划、按步骤地发展刀具涂层技术（尤 其是PVD技术），对于提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。

真空涂层技术的发展

真空涂层技术起步时间不长，国际上在 上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于

该技术需在高温下进行(工艺温度高于 1000?C)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。

　 　到了上世纪七十年代末，开始出现 PVD(物理气相沉积) 技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因，是因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟 的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要；又由于 PVD 技术，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的 效果；此外， PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。

真 空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在 这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人景象。

　 　与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。由于刀 具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、 模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂 层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知 识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术

要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些， 都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。

　 　另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内 将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内 目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。

2.  PVD 涂层的基本概念及其特点

PVD 是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式，意思是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。

　　较为成 熟的 PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源

供 电即可工作，其引弧 的过程也与电焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发 源表面上连续形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合 力强的优点。此外，多弧镀涂层颜色较为稳定，尤其是在做 TiN 涂层时，每一批次均容易得到相同稳定的金黄色，令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是，在用传统的 DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3μm 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。而且，薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性 比磁控溅射法成膜差。

　　可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术 合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。

　 　大约在八十年代中后期，出现了热阴极电子枪蒸发离子镀、热阴极弧磁控等离子镀膜机，应用效果很好，使TiN 涂层刀具很快得到普及性应用。其中热阴极电子枪蒸发离子镀，利用铜坩埚加热融化被镀金属材料，利用钽灯丝给工件加热、除气，利用电子枪增强离化率，不但可 以得到厚度 3~5μm的TiN 涂层，而且其结合力、耐磨性均有不俗表现，甚至用打磨的方法都难以除去。但是这些设备都只适合于 TiN涂层，或纯金属薄膜。对于多元涂层或复合涂层，则力不从心，难以适应高硬度材料高速切

削以及模具应用多样性的要求。

3.  现代涂层设备(均匀加热技术、温度测量技术、非平衡磁控溅射技术、辅助阳极技术、中频电源、脉冲技术) 现代涂层设备主要由真空室、真空获得部分、真空测量部分、电源供给部分、工艺气体输入系统、机械传动部分、加热及测温部件、离子蒸发或溅射源、水冷系统等 部分组成。

3.1 真空室

　　涂层设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式，由于工模涂层对加热及机械传动部分有 较高要求，而且工模形状、尺寸千差万别，连续涂层生产线通常难以满足要求，须采用单室涂层机。

3.2 真空获得部分

　　 在真空技术中，真空获得部分是重要组成部分。由于工模件涂层高附着力的要求，其涂层工艺开始前背景真空度最好高于6mPa，涂层工艺结束后真空度甚至可达 0.06mPa 以上，因此合理选择真空获得设备，实现高真空度至关重要。

　　就目前来说，还没有一种泵能从大气压一直工作到接近超高 真空。因此，真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的，必须将几种泵联合使用，如机械泵、分子泵系统等。

3.3 真空测量部分

　 　真空系统的真空测量部分，就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样，没有一种真空计能测量整个真空范围，人们于是按不同的原理和要求制成了许多种 类的真空计。