刀具涂层技术的演变
作者：缤果创意 发佈时间2011-02-21
很少有材料能够像硬质合金钨粘合剂那样，给我们的经济、我们的工业文化带来如此大的冲击。兼具硬度和磨损防护，这样的材料被用在有趣多样的产品上，比如圆珠笔、鱼竿引导环、磨损零件，牙齿钻孔机、穿甲弹的壳芯和大多数重要的切削刀具。几乎所有的产品，我们驾驶的、穿的、甚至食用的，都是由硬质合金制造而来，或是经过硬质合金的加工处理。尤其是，生产力的进步可以归功于硬质合金刀具使得这些产品因为大量生产而让我们能够负担。
历史概述
刀具超过160 年的发展，以进化的过程为特征，不断被周期性的革命进步所打断。回溯十九世纪中期，用于金属加工的刀具由高碳钢制作而成，切削速度被限制在大约25 sfpm。第一次激动人心的爆发是伴随着高速钢（HSS）刀具的传入，在大约50 年之后到来。这次发展使得切削速度提高到大约100sfpm ——效率方面得到了戏剧性的增长。HSS 刀具在今天仍然存在，并且在世界刀具领域有着很重要的地位。然而，相比较而言，在20、30 年代，当一种更具生产能力的刀具材料——碳化钨硬质合金或者硬质金属出现并慢慢开始获得市场接受的时候，相比较而言，HSS 刀具的重要性有所下降。
WC-Co 合金（或者材质，就像他们通常所称的那样）是由小而硬的钨微粒，经过强度足够的钴粘合、接合的复合材料。合金碳的结构有点类似于砖墙，钨起着砖的作用，钴就好比涂抹在砖上用来粘合砖块的水泥。在这个例子中，砖块随意放置，而不是像一堵墙，方向统一。研究表明，对于碳化钨来说，钴是最有效的粘合剂，因为钴具有粘合钨微粒的能力，以及内在的强度。含有的钴越多，强度等级就越高，磨损率越低。
许多硬质合金的材质，尤其是在那些铁（铁合金）方面的应用，以一小部分的碳化钛、钽、铌。这些合金增加了抗变形能力，也使得合金的结构得以控制。更重要的是，他们减少了合金刀具、工件之间的化学反应（缩孔），尤其在工件是钢或者铸铁的时候。
涂层
切削刀具中最令人印象深刻的发展之一（有一个非常明晰的结果：是革命而非进化），发生在1969 年，化学气相沉积（CVD）涂层第一次被使用在合金刀具上。在借鉴、略加调整这项广泛用于珠宝行业的技术后，刀具的制造商将钛合金刀具涂层引入制造业领域。这些涂层使得机器操作者能加倍提高他们的切削速度（达到500sfpm），同时刀具寿命得到了五倍延长。制造业如同一块海绵吸收技术，全神贯注于这些刀具，永不回头。
钛合金涂层出现不久之后，钛铌合金涂层也出现了，它拥有富有魅力的金色，同时具有出色的耐腐蚀性。最终，在1973 年，单层铝氧化物 (Al2O3）涂层出现在眼前，允许更高的切削速度（1000sfpm），同时提高了生产力。
物理气相沉积（PVD）涂层在80 年代获得了接受。最初主要用于切削高温合金和钛合金，现在也被用于不锈钢以及传统钢。今天，涂层技术意义重大，超过95% 被用于加工铁（铁合金）材料的碳化刀具是有涂层的。
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