国内PVD技术应用与研究现状（三）

chen801904

　　4.2技术上存在的问题
# Z. u! Z8 q  @' L. f. t$ ]　　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%；
! C( u5 q: |8 A# X- r# }　　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。
: w& L* u) Y  U) ^$ {. \/ B* N1 k　　4.3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。
　　4.4整体配套性差，应用基础研究缺乏
4 _7 U% n1 l: h8 A4 `# Z% ^　　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。
0 ]# j4 M, W! I9 S2 w% d6 v. n　　5结语
( L; M. N/ F) }　　国内刀具涂层技术发展应重点考虑以下两点：
# I: Y( @- G( l6 S4 A1 Z　　(1)加强该项目的规划及管理工作
7 S9 [4 H9 [1 d2 B+ V. ^/ p　　国家政府部门需加强刀具涂层项目的规划及管理工作，明确短、中、长期发展目标，坚持引进消化吸收与自主创新相结合的方针，结合我国“十一五”发展规划，确立刀具涂层整体发展思路，在政策上和资金上给予支持。
　　(2)确立研究及开发新思维
/ J* @/ s2 f8 _8 O　　刀具涂层技术集材料、制备方法、真空技术、切削加工技术于一体，既具有综合性，又具有前沿性，要实现良性发展，必须树立合理的、整体的研发思路。从国内几十年的刀具涂层技术的发展看，各研究环节的脱节是制约其发展的症结。开发的思路应遵循：市场→薄膜性能研究→制备方法研究→实验室装置开发→应用基础研究→工业化生产设备设计制造→应用工艺技术研究→市场评定，并形成循环。
　　尽管目前国内刀具涂层技术与国际先进水平相比存在较大差距，普通的TiAlN涂层技术也还不成熟，但巨大的应用市场及国家对创新、绿色制造技术日益迫切的要求，已经推动了国内刀具涂层技术的创新发展。据称目前国内已有研究者开发出了极具应用价值的超硬薄膜制备技术，且初步工艺试验表明，其涂层高速钢及硬质合金刀具的性能已达到了目前国际先进水平，相信不久在国内会涌现出具有自主创新的、先进的商业应用刀具涂层技术及装备，并可与国际先进刀具涂层技术形成竞争。
! e+ A- G0 {4 o7 K　　国内刀具PVD技术应用与研究的现状及前景：
　　①尽管国内高水平的PVD涂层技术仍未达到工业化生产水平，但已成为刀具涂层业重点发展方向，国内已呈现出多元发展的势态；
　　②自2000年以后，刀具涂层技术在国内掀起了第二次开发热潮，纳米超硬膜技术已成为涂层领域研究开发的热点；
+ m* v! l5 k" _- o, J# |8 O　　③国内已出现了较高水平的超硬薄膜制备技术，预计短时间内会推出工业化生产技术及装备；
　　④预计20年内，国内将有望形成高水平的刀具涂层加工服务体系。
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