硬質合金刀片CVD塗層工藝

目前硬質合金刀片CVD塗層工藝中較普遍的塗層結構是：氮化鈦-氧化鋁–氮碳化鈦–基體。碳化鈦塗層具有很高的硬度與耐磨性，抗氧化性也好，硬質合金刀片切削的時能產生氧化鈦薄膜，降低摩擦係數，減少刀具磨損。一般硬質合金刀片的切削速度可以提高40%左右，碳化鈦與鋼的粘結溫度高，表面晶粒較細，硬質合金刀片切削的時候很少會產生積屑瘤，適合於精車。碳化鈦塗層的缺點就是線膨脹係數與基體差別較大，與基體之間形成脆弱的脫碳層降低了刀具的抗彎強度。因此，在重切削、加工硬材料或帶夾雜物的工件時塗層容易崩裂。

氮化鈦塗層在高溫時能形成氧化膜，抗粘結性能好能有效地降低切削溫度。氮化鈦塗層刀片抗月牙窪及後刀面磨損能力比碳化鈦塗層刀片強。適合用於硬質合金刀片切削鋼與粘刀的材料，加工表面粗糙度較小，硬質合金刀具的使用壽命較高。此外氮化鈦塗層的抗熱振性能也較好，缺點是與基體結合強度不及碳化鈦塗層且塗層厚時易剝落。

硬質合金塗層最常用的方法是高溫化學氣相沉積法(簡稱HTCVD法)，是在常壓或負壓的沉積系統中，將純淨的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等氣體或蒸氣，按沉積物的成分，將其中的有關氣體，按一定配比均勻混合，依次塗到一定溫度(一般為1000℃～1050℃)的硬質合金刀片表面，即在刀片表面沉積TiC、TiN、Ti(C，N)或Al2O3或它們的複合塗層。 用PCVD(等離子體化學氣相沉積)法在硬質合金刀片表面進行塗層也得到應用，因塗層工藝溫度較低(700°～800°)，故刀片的抗彎強度降低的幅度較小，對銑刀片比較適宜。

塗層前，基體刀片表面須淨化，切削刃部位應鈍化。塗層後，因塗層材料與基休材料的線膨脹係數存在差異，故塗層刀片表面不可避免地產生殘餘張應力而使刀片抗彎強度降低。通常用TiC薄層先塗在基體表面上，因TiC的線膨脹係數與基體材料最接近；外面再塗TiN、Al2O3等。過去，單塗層材料均用TiC，雙層塗層材料多用TiC/TiN、TiC/Al2O3等，三層塗層材料多用TiC/Ti(C，N)/TiN、Tic/Al2O3/TiN等。近年，隨著基體材料的改進，塗層材料也有用TiN墊底的，即TiN/TiC/TiN等塗層材料還有HfN、MoS2等。