涂层材料的分类与应用
一、常见涂层种类及其性能和应用范围
涂层材料氮化铬（CrN） 氮化钛（TiN） 碳氮化钛（TiCN） 氮化铝钛+碳化钨
碳膜
硬度 HV 1700 2200 3000 3000
摩擦系数0.5 0.4 0.4 0.1
内应力-1.5 -2.5 -4.0 -1.7
处理温度（℃） 400 450 450 450
耐氧化温度（℃） 700 600 750 850
镀膜厚度（微米） 1～6+ 1～4 1～4
镀膜颜色银白色 金黄色 灰色 灰黑色
镀膜结构单层膜 单层膜 多层膜 多层膜
特点
附着性好、耐氧化、
耐腐蚀
应用范围最广泛 高硬度、耐磨耗、
韧性良好
综合了TiAlN 和
WC/C 两种特性，
确保加工品质
应用范围
适于切削铜类金
属、成型、膜具及
零件，较传统镀铬
耐磨，并可防止塑
料射出、压铸粉末
烧结等黏着沾粘现
象。
车、铣刀片、钻头、
铣刀、丝攻、切齿
刀工具、冲棒、成
型模具、冲压模、
射出及压铸模具配
件、耐磨耗零件、
机械部件、装饰品
均可适用。是切削
铁金属、塑料成型
模具以及抗磨耗工
件的良好选择。
适用于需要高速切
削、高进给且切削
和成型刃口处常受
冲击的切割、成型、
冲剪工具，比TiN
更具耐磨性和高温
稳定性。但需要注
意被镀材的材质及
表明状况。
适合高速、高硬度
材料切削。镀上此
膜层的高速钢与钨
钢的工具可以有效
保护切刃的磨耗亦
使切屑顺利排出，
能增进钻孔攻牙及
钢材铝合金干式切
削的效果与效率
涂层材料碳化钛（TiC） 碳化钨碳膜
（WC/C）
氮化铝钛（TiAlN） 类钻膜（DLC）
硬度 HV 3500+ 1000（微硬度50g
重）
3000~3500 2500（微硬度50g
重）
摩擦系数>0.1(TiC on TiC) 0.1 0.4 0.1～0.2
内应力 -1.0 -1.5 N/A
处理温度（℃） 250 450
耐氧化温度（℃） 300 800 350
镀膜厚度（微米） 1～4 1～5
镀膜颜色灰色 灰黑色 暗紫色 灰黑色
镀膜结构 薄膜 多层膜 单层膜
特点高硬度 极佳的润滑性，耐
负载能力佳
极佳抗氧化性、耐
磨耗
润滑性佳,降低摩
耗
应用范围
钻孔、冲模 有极低如钻石般的
摩擦系数，应用在
传动部件、零件。
也可用于非铁金
属，如铜、铝、石
墨的切削
可涂覆在铸铁、不
锈钢、镍基高温合
金、钛合金、碳化
钨、高尔夫球头、
模具等基材上。适
用于高速、干式或
半干式切削和切削
硬化钢。
切铝
金金
数
零良
没有办法复制过来，如果你需要的话，我可以给你pdf文档，给我发Email或者是Hi我、
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。因此，涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以上)，可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。
涂层方法
目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5µm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10µm，并且设备简单，涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。
用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道，国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。
金刚公司推出的各种新型涂层
涂 层 颜 色 硬 度HV 厚 度µm 摩擦系数 最高使用温度℃ 说 明
ZrCN复合 兰灰 2500 1-4 0.3 550 通用性强
TiN单层 金黄 2300 1-4 0.4 500 高性价比涂层
TiAlN复合 紫色 3200 1-4 0.5 800 通用性强
AlTiN复合 黑 3400 1-4 0.5 900 高速、高硬度加工
TiAlCrN 亚黑 3500 1-4 0.6 1000 特殊加工领域
TiCN渐层 灰黑 3000 1-4 0.4 400 高韧性通用涂层
CrN渐层 银亮 2000 3-15 0.5 700 适用加工铜、钛、模具
DLC 黑彩 1000~4000 0.5-2 0.05 400 适用于有色金属、石墨、塑胶
涂层材料
涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低，以及与基体附着牢固等要求。显然，单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3，进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合，加上新型的抗塑性变形基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。目前，又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术，全面提高了刀具的性能。
工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN，但TiN与基体结合强度不及TiC涂层，涂层易剥落，且硬度也不如TiC高，在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。TiC涂层有较高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，但其性脆，不耐冲击。TiCN兼有TiC和TiN两种材料的优点，它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成份控制TiCN性质，并形成不同成份的多层结构，可降低涂层的内应力，提高韧性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃。所以，目前生产的一些刀片，如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。
TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几年来开发的硬质涂层新材料。TiAlN涂层刀片已商品化。它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿命可比TiN涂层高3~4倍。此外，TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速切削。例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料，化学稳定性好，不产生粘屑。TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削性能明显优于TiN。
德国某公司开发了Supernitride涂层系列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层(氧化温度达1000℃)，它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢。
此外，纳米超薄膜涂层工艺已日趋成熟。据报道，日本某公司推出了一种高速强力型钻头，它是在韧性好的K类(WC+Co)硬质合金基体上交互涂覆了1,000层TiN和AlN超薄膜涂层，涂层厚度约2.5µm。使用表明，该钻头的抗弯强度与断裂韧性可大幅度提高，其硬度则与CBN相当，刀具寿命可提高2倍左右。该公司还开发出ZX涂层立铣刀，超薄膜镀层数达2,000层，每层厚度约1nm，用该立铣刀加工60HRC的高硬度材料，刀具寿命远高于TiCN和TiAlN涂层刀具。第八届中国国际机床展览会(CIMT2003)上，瑞士某公司推出的纳米结构涂层(AITiN/SiN) 立铣刀，其涂层硬度为45GPa，氧化温度1100℃，切削对比试验表明，其寿命比TiN涂层立铣刀高3倍，比TiAlCN涂层立铣刀高2倍。除上述AITiN/SiN、TiAlCN新涂层外，还有特定功能的涂层，如MoS2、DLC润滑涂层，其摩擦因数小(0.05)，适于涂覆丝锥、钻头等刀具，可改善排屑性能，或者作为复合涂层的表面涂层，减少切屑的粘结。
氮化铬(CrN)、 氮化钛(TiN) 、碳氮化钛(TiCN) 、氮化铝钛+碳化钨碳膜、 碳化钛(TiC) 、碳化钨碳膜
(WC/C)、 氮化铝钛(TiAlN) 、类钻膜(DLC)
特点：
附着性好、耐氧化、耐腐蚀。 应用范围最广泛 高硬度、耐磨耗、韧性良好 综合了TiAlN和WC/C两种特性,确保加工品质。 高硬度、极佳的润滑性，耐负载能力佳。 极佳抗氧化性、耐磨耗。 润滑性佳，降低磨耗。
应用范围：
适于切削铜类金属、成型、膜具及零件，较传统镀铬耐磨，并可防止塑料射出、压铸粉末烧结等黏着沾粘现
象。 车、铣刀片、钻头、铣刀、丝攻、切齿刀工具、冲棒、成型模具、冲压模、射出及压铸模具配件、耐磨耗零件、机械部件、装饰品
均可适用。是切削铁金属、塑料成型模具以及抗磨耗工件的良好选择。 适用于需要高速切削、高进给且切削和成型刃口处常受冲击的切割、型、冲剪工具，比TiN更具耐磨性和高温稳定性。但需要注意被镀材的材质及表明状况。 适合高速、高硬度材料切削。镀上此膜层的高速钢与钨钢的工具可以有效保护切刃的磨耗亦使切屑顺利排出，能增进钻孔攻牙及钢材铝合金干式切削的效果与效率. 钻孔、冲模 有极低如钻石般的摩擦系数，应用在传动部件、零件。也可用于非铁金属，如铜、铝、石墨的切削. 可涂覆在铸铁、不锈钢、镍基高温合金、钛合金、碳化钨、高尔夫球头、模具等基材上。适用于高速、干式或半干式切削和切削硬化钢。 适用于切削铝合
金、铜合金。具有低的摩擦系数，运用于精密工件及引擎零件。
常见涂层种类及其性能和应用范围
涂层材料 氮化铬（CrN） 氮化钛（TiN） 碳氮化钛（TiCN） 氮化铝钛+碳化钨碳膜 碳化钛（TiC） 碳化钨碳膜
（WC/C） 氮化铝钛（TiAlN） 类钻膜（DLC）
硬度HV 1700 2200 3000 3000 3500+ 1000（微硬度50g重） 3000～3500 2500（微硬度50g
重）
摩擦系数 0.5 0.4 0.4 0.1 >0.1 0.1 0.4 0.1～0.2
内应力 -1.5 -2.5 -4.0 -1.7 -1.0 -1.5 N/A
处理温度(℃) 400 450 450 450 250 450
耐氧化温度(℃) 700 600 750 850 300 800 350
镀膜厚度(um) 1～6+ 1～4 1～4 1-4 1-5
镀膜颜色 银白色 金黄色 灰色 灰黑色 灰色 灰黑色 暗紫色 灰黑色
镀膜结构 单层膜 单层膜 多层膜 多层膜 薄膜 多层膜 单层膜
特点 附着性好、耐氧化、耐腐蚀。 应用范围最广泛 高硬度、耐磨耗、韧性良好 综合了TiAlN和WC/C两种特性,确保加工品质。 高硬度 极佳的润滑性，耐负载能力佳。 极佳抗氧化性、耐磨耗。 润滑性佳，降低磨耗。
应用范围 适于切削铜类金属、成型、膜具及零件，较传统镀铬耐磨，并可防止塑料射出、压铸粉末烧结等黏着沾粘现
象。 车、铣刀片、钻头、铣刀、丝攻、切齿刀工具、冲棒、成型模具、冲压模、射出及压铸模具配件、耐磨耗零件、机械部件、装饰品
均可适用。是切削铁金属、塑料成型模具以及抗磨耗工件的良好选择。 适用于需要高速切削、高进给且切削和成型刃口处常受冲击的切割、型、冲剪工具，比TiN更具耐磨性和高温稳定性。但需要注意被镀材的材质及表明状况。 适合高速、高硬度材料切削。镀上此膜层的高速钢与钨钢的工具可以有效保护切刃的磨耗亦使切屑顺利排出，能增进钻孔攻牙及钢材铝合金干式切削的效果与效率. 钻孔、冲模 有极低如钻石般的摩擦系数，应用在传动部件、零件。也可用于非铁金属，如铜、铝、石墨的切削. 可涂覆在铸铁、不锈钢、镍基高温合金、钛合金、碳化钨、高尔夫球头、模具等基材上。适用于高速、干式或半干式切削和切削硬化钢。 适用于切削铝合
金、铜合金。具有低的摩擦系数，运用于精密工件及引擎零件均有极好的效果。
涂层分类
答：涂层材料氮化铬（CrN） 氮化钛（TiN） 碳氮化钛（TiCN） 氮化铝钛+碳化钨 碳膜 硬度 HV 1700 2200 3000 3000 摩擦系数0.5 0.4 0.4 0.1 内应力-1.5 -2.5 -4.0 -1.7 处理温度（℃） 400 450 450 450 耐氧化温度（℃） 700 600 750 850 镀膜厚度（微米） 1～6+ 1～4 1～4 ...
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答：涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以上)，可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。涂层方法 目...
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