作者：廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 王周成 祁正兵 來源：中國機(jī)械與金屬
?@_v, ,| rU;
g0'4e 切削刀具（涂層硬質(zhì)合金和涂層高速鋼刀具）表面
涂層技術(shù)是近幾十年來應(yīng)巿場需求發(fā)展起來的材料表面改性技術(shù)。采用涂層技術(shù)可有效延長切削刀具的使用壽命，賦予刀具優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，從而大幅提高
機(jī)械加工效率。也正因為此，涂層技術(shù)與切削材料、切削加工工藝一起并稱為切削刀具制造領(lǐng)域的三大關(guān)鍵技術(shù)。
.>k=A|3G $|Q".dD 切削刀具涂層是指在機(jī)械切削刀具的表面上涂覆一層硬度和耐磨性很高的物質(zhì)。為滿足現(xiàn)代機(jī)械加工對高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各國制造業(yè)對涂層技術(shù)的發(fā)展及其在刀具制造中的應(yīng)用日益重視，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的工廠中，實施了涂層的刀具在總體中的占比近60%。
F`fGz)Mk P-[fHCg~ 目前涂層技術(shù)方法主要有氣相沉積法、溶膠－凝膠法、熱噴涂法等。其中，氣相沉積法的應(yīng)用較多，且制備涂層的質(zhì)量較高。氣相沉積技術(shù)通�？煞譃槲锢須庀喑练e（physical vapor deposition，PVD）和化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）。
a;56k MP jr_yc] 通過氣相沉積法制備切削刀具表面涂層的方法主要包括以下幾種：磁控濺射沉積涂層、電弧離子鍍沉積涂層、高溫化學(xué)氣相沉積涂層、中溫化學(xué)氣相沉積涂層、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積涂層。這當(dāng)中最常用的為高溫化學(xué)氣相沉積、磁控濺射沉積和電弧離子鍍，下文將結(jié)合各類涂層技術(shù)的不同機(jī)理，闡述其優(yōu)缺點(diǎn)。
&\&'L|0F &@=u+)^-{ 磁控濺射沉積技術(shù)
PASuf.U$" K{|w 43>D 磁控濺射沉積涂層（magnetron sputtering）技術(shù)屬于輝光放電范疇，利用陰極濺射原理進(jìn)行
鍍膜。膜層粒子來源于輝光放電中氬離子對陰極靶材產(chǎn)生的陰極濺射作用。氬離子將靶材原子濺射下來后，沉積到工件上形成所需膜層。因為在濺射裝置的靶材部分引入磁場，磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長其在等離子體中的運(yùn)動軌跡，從而提高其在參與氣體分子碰撞和電離過程的程度。
W=~id"XtJ L5R `w&Up 磁控濺射沉積具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）沉積速率高、維持放電所需靶電壓低；（2）電子對于襯底的轟擊能量小；（3）膜層組織細(xì)密，由于磁控濺射沉積涂層是靠陰極濺射方式得到的原子態(tài)粒子，攜帶著從靶面獲得的較高能量到達(dá)工件，利于形成細(xì)小核心、長成非常細(xì)密的膜層組織；（4）磁控濺射沉積涂層能夠獲得大面積
薄膜，可獲得廣泛應(yīng)用。
K 1;z Mh La\Q' 0 但是這一方法也存在以下一些問題：（1）靶材刻蝕不均勻。由于磁場強(qiáng)度分布不均勻，使靶材利用率低。這可以通過合理設(shè)計靶材結(jié)構(gòu)、配加電磁場來促成靶面磁場強(qiáng)度的變化，實現(xiàn)放電掃描，從而有效提高靶材利用率。（2）金屬離化率低。針對此，可按要求加大（或減少）靶中心的磁體體積，造成部分磁力線發(fā)散至距靶較遠(yuǎn)的襯底附近，達(dá)成非平衡磁控濺射（unbalanced magnetron sputtering）。
Mx^y>\X)v 6e,Apj 0 值得一提的是，磁控濺射方法也可用于制備多層膜和
納米膜，而隨著高新技術(shù)和新興加工業(yè)的迅速發(fā)展，沉積具有更高性能的多層膜和納米膜的需求日漸增多。因此，磁控濺射技術(shù)值得進(jìn)一步的深入研究和發(fā)展，其應(yīng)用前景優(yōu)越。
d0 '7efC+ .H
Fc9^.* 電弧離子鍍沉積技術(shù)
v B Sm=M ~q{\; 離子鍍（ion plating, IP）是在真空蒸發(fā)鍍的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，它將各種氣體放電方式引入氣相沉積領(lǐng)域，使得整個氣相沉積過程都在等離子體中進(jìn)行。其中，電弧離子鍍（arc ion plating, AIP）屬于冷場致弧光放電范疇，是一種沒有固定熔池的固態(tài)蒸發(fā)源，多采用圓形陰極電弧源作為蒸發(fā)源。
%'$f ?y \^yXc*C
