一、在各種被加工材料中，沃斯田（tián）不鏽鋼、高錳鋼、淬硬鋼、複合材料和耐磨鑄鐵等材料（liào）加工難（nán）度很高，但隨著產業的發展，這（zhè）些材料的（de）用量不斷（duàn）增加。同時，今後隨著各行各業對用材要求的不斷提高，更多的（de）新材料會出（chū）現，如在航天工業領（lǐng）域，鈦合金、鎳基合金以及超耐熱合金、陶瓷等難加工材料，每一種新型材料都對切削加工（gōng）提出了新的挑戰。


覆膜刀具的出現是刀具材料發展中的一次（cì）革（gé）命，采用鍍（dù）膜技術可有（yǒu）效提（tí）高切削（xuē）刀具使（shǐ）用壽（shòu）命，使刀（dāo）具獲得優良的（de）整體機械性（xìng）能，從而（ér）大幅度提高機械加工效率。因此，工業先進國家使用的覆膜刀具在切削刀具中占（zhàn）的比例越來越大，約達70%～80%的比重。所示為刀具鍍膜的發展曆程，從第一代（dài）的單一膜層逐漸發展到多元多層（céng）膜層，以滿足不同材料及切削（xuē）環境的切削加工。

pvd真空鍍膜

二（èr）、技術發展動向

(一)薄膜（mó）的多元化及服務的客製化

進（jìn）入21世（shì）紀的PVD技術與1990年代相比，已發生了極大變（biàn）化，從單一的TiN、TiCN、TiAlN發展到現在的數十種鍍膜型態，針對不同的切削加（jiā）工應（yīng）用條件，可對薄膜成分（fèn）、結構進行選擇，透過適當的製備技術，以獲取令人滿意（yì）的切削效果（guǒ）。例如（rú）在齒（chǐ）輪加工中，除了對 zz覆膜刀具的使用（yòng）壽命有嚴格要（yào）求外（wài），如何保證（zhèng）齒輪（lún）的精（jīng）度（dù）及表麵質量（liàng）同樣至（zhì）關重（chóng）要，因此目前普遍采用的是複合膜層，即硬塗層（céng）+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（ér）在（zài）高速銑削加工中（zhōng），往往隻采用硬質塗層。此外客製化服務的概（gài）念初步形成，例如Platit公司的鍍膜（mó）設備采用了開放式工作模式，可針（zhēn）對不同的客戶隨時開（kāi）發更適合的（de）鍍膜技術（shù）。


(二)高速及幹式切削之鍍膜技術的開發

在高速加工或幹式切削（xuē）過程中，溫（wēn）度成為影響刀具使用壽命的主要原因，因此提高薄膜的高溫性能、保證覆膜刀具的紅硬性成為（wéi）近幾（jǐ）年PVD技術的開發重點。欲改進氮鋁鈦膜層，提高薄膜中Al的含量是有效方法之一，因（yīn）此出現了所謂的AlTiN鍍層(Al含量大（dà）於50%)，應該說隨著Al含量的增加(在一定範圍內)，薄膜的整體效能有所提升，但仍有一些關鍵技術有待解決：比如說，如何在（zài）生產過程中完成這種（zhǒng）鍍膜，尤其當Al含量超（chāo）過65%時，在這種膜層中如何控製AlN的晶體結構等。從最新的發展（zhǎn）來看（kàn），各鍍膜業者已透過其他的薄膜（mó）技術（shù）解決了高速、高（gāo）溫切削（xuē）加工問題，如Balzers的AlCrN鍍膜、Platit的(nc-Ti1-xAlxN)/(αSi3N4) 鍍（dù）膜、CemeCon的TINALOX鍍膜、Metaplas的AlTiN-saturn鍍膜都具有（yǒu）優（yōu）異的高溫性能，並已成功應用於高速、幹式切削加工領域。

五金鍍膜

(三)膜層組織結構之改善

目前在PVD市場中，陰極電弧離子鍍技術（shù）仍占主導地位（wèi），但與先（xiān）前不同，無（wú）論哪一（yī）個采用陰極（jí）電弧離子（zǐ）鍍技（jì）術的公司，都試圖透過硬（yìng）件的開發及製程的調整來改善膜層的組織（zhī）結構，避免“液滴”和柱狀晶的產生。尤其是隨著奈米概念（niàn）的出現，致使陰（yīn）極電弧薄膜塗層組織獲得根本的改善，采用該技術得到（dào）的（de）膜層（céng）表麵粗糙度（dù）Ra值已小於0.15μm，因此使得陰極電弧塗層的整體（tǐ）效能得以提高（gāo），並為（wéi）市場所接受。


(四)PVD鍍膜領域的新概念

眾所周知，與PVD技術相對（duì）應的是CVD技術，該項技（jì）術結合強度高（gāo）、膜層厚，並且可以塗鍍α-Al2O3膜層，因此（cǐ）更適合於中型、重型切削的高速、幹式粗加工（gōng）及半精加工領域。如何利用PVD技術，開發出Al2O3鍍膜技術，實現厚膜鍍層，將PVD塗層技術擴展（zhǎn）到粗加（jiā）工及半精加工領域，這一直是該行業亟待解決的（de）難題。而CemeCon公（gōng）司在（zài）該領域的研究已取得了（le）突破性的進展，也（yě）預示著PVD技（jì）術新時代（dài）的到來。


(五)具有（yǒu）裏程碑意義的奈米鍍膜技術

隨著奈米技術的發展及塗鍍技術（shù）的進步，應用在刀具的奈（nài）米鍍膜材料亦引起廣大研究者的關注。奈米鍍膜主要有兩種（zhǒng）：奈米多層結構及奈米複（fù）合（hé）結構，刀具中最為常見的應用是奈米多層結構鍍膜，一般（bān）是（shì）由晶格常數相近的各（gè）單層硬質膜材（cái）料交疊組成，可能（néng）得到與組成此一多層（céng）結構的各單層膜層的效能差異顯著的全新鍍膜。這是（shì）一種人為（wéi）可控的（de）一維周期結構，交替沉積單（dān）層塗層不（bú）超過5～15nm。