切削刀具涂层技术研究进展（二）

HEATS

　　其中，电弧离子镀(arcionplating,AIP)属于冷场致弧光放电范畴，是一种没有固定熔池的固态蒸发源，多采用圆形阴极电弧源作为蒸发源。

0 I* u, F' |8 P( O' l , S# ]; U* `# j: |' F- G8 Q

　　AIP的优点在于：(1)金属离化率高，高达60%～90%；(2)电弧离子镀的沉积速率高；(3)沉积涂层的膜基结合力好；(4)容易获得氮化钛等化合物涂层，在200℃以下可以进行批量生产。

8 ^+ M# D1 T+ C7 z e) o) c 1 R) d5 D; x( L# x0 {$ x6 T

　　AIP的不足之处是：(1)膜层中粗大熔滴的存在增大了表面粗糙度，增加了光线的漫反射，因而降低了饰品的表面亮度；(2)粗大熔滴在切削时容易剥落，造成涂层表面的缺陷。

6 Q& a! L% f) v+ X0 v* n- C

　　电弧离子镀制备涂层的种类非常多，涉及领域也极为广泛，可用于硬质防护涂层的沉积，涂层涵盖了各种金属氧化物、碳化物、氮化物和某些金属及合金材料。其也可用于多层结构涂层和纳米多层结构涂层的制备，具有电弧离子镀操作简单、镀膜室空间利用率大、生产效率高的特点，近年来已经发展成为沉积硬质涂层的重要技术，在国内外都得到了迅猛发展。

5 E# E$ }. ^0 F1 F- p* v" _ 3 Z3 x' C; p& A5 J5 u# x) M

　　近年来一种新的涂层制备系统采用了复合涂层技术，其结合电弧离子镀和磁控溅射沉积两种技术，系统配置有几个电弧和磁控溅射阴极，电弧层可作为过渡层或为整个涂层提供必需的耐磨性，与此同时，磁控溅射层则提供高温和化学稳定性。这一复合涂层技术的优点是沉积过程易于控制、稳定性好、重复性佳，其沉积速度(≧0.5μm/h)足以满足工业化生产中对节省处理时间的实际要求。

　　高温化学气相沉积技术

* [" J* A8 A, B& H( c 4 K# Z W. _8 Q% `. d+ S

　　高温化学气相沉积涂层(hightemperaturechemicalvapordeposition，HTCVD，一般简称为CVD)技术是指在一定温度条件下，涂层材料的混合气体在硬质合金表面相互作用，使混合气体中的一些成份分解，并在刀具表面形成金属或化合物的硬质涂层。

$ ]9 j L. _# l4 e' U9 ] 2 }; e/ x1 X3 w4 H2 l, b

　　此方法成功实施的关键在于：(1)作为涂层材料的混合气体与硬质合金表面的相互作用、也即涂层材料的混合气体之间在硬质合金表面上反应来产生沉积，或是通过涂层材料的混合气体的一个组分与硬质合金表面反应来产生沉积；(2)该沉积反应必须在一定的能量激活条件下进行。

　　高温化学气相沉积涂层具有以下优点：(1)其所需涂层源的制备相对容易；(2)可以沉积金属碳化物、氮化物、氧化物等单层及多元层复合涂层；(3)涂层与基体之间的结合强度高；(4)涂层具有良好的耐磨性能。

' y/ M* X3 ?4 k; G W! P % H9 z }" I$ a

　　不可否认的是，这种方法存在着先天性的缺陷。主要有以下几点：(1)涂层温度高。即涂层沉积温度高于900℃，使涂层与基体之间容易产生一层脆性的脱碳层(η相)，从而导致硬质合金材料的脆性破裂，抗弯强度下降；(2)涂层内部为拉应力状态，使用时容易导致微裂纹的产生；(3)在涂层过程中排放的废气、废液会造成工业污染，对环境的影响较大。也正因为此，在20世纪90年代中后期该方法的发展受到了一定制约。

1 S4 ?$ q- {$ ~8 K% y) z $ \/ C- f8 _ C/ S

　　中温化学气相沉积技术

, R" k# Z" o: ? f' e3 ~. q 9 b& V; \$ ]9 u- u2 b% n1 G

　　中温化学气相沉积涂层(moderatetemperaturechemicalvapordeposition，MTCVD)技术的反应机理是以含C-N原子团的有机化合物如三甲基氨、甲基亚胺等为主要反应原料气体，与TiCl4、N2、H2等气体在700℃～900℃温度下，产生分解、化合反应，生成TiCN等涂层。

! q7 Z7 b7 G- a+ f, L) G! h 4 B6 i9 c/ O+ C $ W% L9 |! K( Z* P% H6 c0 K0 m0 U