一、在各種被加工（gōng）材料中（zhōng），沃斯田不鏽鋼、高錳（měng）鋼、淬硬鋼、複合材料和耐磨鑄鐵等材（cái）料加工難度很高，但隨著產業的發展，這些材料（liào）的用量不斷增加。同時，今後隨（suí）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（háng）天工業領域，鈦合金、鎳基合金以及超耐熱合金、陶瓷等難加工材料，每一（yī）種新型材料都對切削加工提出了新的挑戰。


覆膜刀具的出現是刀具材料發展中的一（yī）次革命，采用鍍膜技術可有效提高切削刀具使用（yòng）壽命，使刀（dāo）具獲得優良的整體（tǐ）機械性能，從而大幅度提高機械加（jiā）工效率。因此（cǐ），工業先進國家（jiā）使用的覆膜（mó）刀（dāo）具在（zài）切削刀具中占的比例越來越大（dà），約達（dá）70%～80%的比重。所示為刀具鍍膜（mó）的發展曆程，從第一代的單一膜層逐漸發展到多元多（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（dù）膜

二（èr）、技術發展動向

(一)薄膜的多元化及服（fú）務的客製（zhì）化

進入21世紀的PVD技（jì）術與（yǔ）1990年（nián）代相比，已發生了極大變化，從單一的TiN、TiCN、TiAlN發展到現在的數十種鍍膜型態，針對不同的（de）切削（xuē）加工應用條件，可對薄膜成分、結構進行選擇，透過適當的製備技術（shù），以獲取（qǔ）令人滿意的切（qiē）削效果。例如在齒輪加工中，除了（le）對 zz覆（fù）膜刀具的使（shǐ）用壽命有嚴格要求外，如何保證齒輪的精度及表（biǎo）麵（miàn）質量同樣至關重要，因此目前（qián）普遍采用的是（shì）複合膜層，即硬塗層+軟塗層，當然對於不同的鍍膜廠商而言，達成此目的的製程方法不盡相同；而在高速（sù）銑削加工中，往往隻采用硬質塗層。此外客製化服務的（de）概念初步形成，例如Platit公司的（de）鍍膜設備采用了（le）開放式（shì）工作（zuò）模式，可針（zhēn）對不同的客戶隨時開發更適合的（de）鍍膜技術。


(二)高速及幹式切削之鍍膜技術的開發

在高速加（jiā）工或幹式切削過（guò）程中，溫（wēn）度成（chéng）為影響刀具使（shǐ）用壽命的主要（yào）原（yuán）因，因此提（tí）高薄膜的高溫性能、保證覆膜刀具的紅硬性成為近幾年PVD技術的開發重點。欲改進氮鋁鈦膜層，提高薄膜中Al的含量是有效方（fāng）法之一，因此出現（xiàn）了所（suǒ）謂的AlTiN鍍層(Al含量（liàng）大於50%)，應該說隨著Al含量的增加(在一（yī）定範圍內)，薄膜的整體效（xiào）能有所提升，但仍有一些關鍵技（jì）術有待解決：比如說，如何在生產過（guò）程中完成這種鍍膜，尤其當Al含量超過65%時，在（zài）這種膜層中如何控製AlN的晶體結構等。從（cóng）最新的發展來看，各鍍膜業者已透過（guò）其他的薄膜技術解決了高速、高溫切削加工問題，如（rú）Balzers的AlCrN鍍膜、Platit的（de）(nc-Ti1-xAlxN)/(αSi3N4) 鍍（dù）膜、CemeCon的TINALOX鍍膜、Metaplas的AlTiN-saturn鍍（dù）膜都具有優異的高溫性能，並已成功應用於（yú）高速、幹式切削加（jiā）工領域。

五金鍍膜

(三)膜層組織結構之改善

目前在PVD市場中，陰極電弧離（lí）子鍍技術仍占主導地位（wèi），但與先前不同，無論哪一個采用陰極電弧離子鍍技術的公（gōng）司，都試圖透過硬件的開（kāi）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出現，致使陰極電弧薄膜塗層（céng）組織（zhī）獲得根本的改善，采用該技術得到的膜層表麵粗糙度Ra值已小於0.15μm，因此（cǐ）使得陰極電弧塗層的整（zhěng）體效能得以提（tí）高，並為市場所接受。


(四)PVD鍍膜領域（yù）的新概念

眾所周知，與（yǔ）PVD技術相（xiàng）對（duì）應的是CVD技術，該項技術結合強度高、膜層厚，並且可以塗鍍α-Al2O3膜（mó）層，因此更適合於（yú）中型（xíng）、重型切削的高速、幹式粗加工及半精加工領域。如何利（lì）用PVD技術（shù），開發出Al2O3鍍膜技術，實現（xiàn）厚膜鍍層，將PVD塗層技術擴展到粗加工及半精加（jiā）工領域，這一（yī）直是該行業亟待解決（jué）的難題。而CemeCon公司在該領域的研究已取得了突破性（xìng）的進展，也（yě）預示著PVD技術新時代的到來。


(五)具有裏程碑意義（yì）的奈米鍍膜技術

隨著奈米技術的發展及塗鍍技術的進步，應用在刀具的奈米鍍膜材料亦引（yǐn）起廣大研究者的關注。奈米鍍膜主（zhǔ）要有兩（liǎng）種（zhǒng）：奈米多層結構及奈米複合結構，刀具（jù）中最為常見（jiàn）的應用是奈米多層結構鍍膜，一般是由晶格常數（shù）相近的各（gè）單層硬質膜材料交（jiāo）疊組成，可能得到與組成此一多層結構的各單層膜層（céng）的效能差（chà）異顯著的全新鍍膜。這是一種人為可控的一維周期結構，交替沉積單層塗層不超過5～15nm。