涂層技術與材料、切削加工工藝一起并稱為切削刀具制造領域三大關鍵技術。從1970年最先采用CVDTiN/TiC/TiCN到1980年開始PVD涂層技術，現代涂層技術現已經廣泛應用到刀具、模具、零部件裝飾產品上。采用涂層技術可有效提高切削刀具使用壽命，使刀具獲得優良綜合機械性能，從而大幅度提高機械加工效率。

　　涂層刀具近幾十年來發展最快新型刀具。目前工業發達國家涂層刀具已占80%以上，CNC機床上所用切削刀具90%以上涂層刀具。由于認識問題、價格等因素，國刀具涂層技術與工業發達國家相比尚有很大差距，涂層刀具數量也差得很遠，大致只占全部刀具20%.其數控機床加工心上使用得多一些，普通非數控機床上則少得可憐。

　　涂層刀具特點

　　涂層刀具結合了基體高強度、高韌性涂層高硬度、高耐磨性優點，提高了刀具耐磨性而不降低其韌性。涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴大，使用涂層刀具可以獲得明顯經濟效益。一種涂層刀具可以代替數種非涂層刀具使用，因而可以大大減少刀具品種庫存量，簡化刀具管理，降低刀具設備成本。但刀具現有涂層工藝進行涂層后，因基體材料涂層材料性質差別較大，涂層殘留內應力大，涂層基體之間界面結合強度低，涂層易剝落，而且涂層過程還造成基體強度下降、涂層刀片重磨性差、涂層設備復雜、昂貴、工藝要求高、涂層時間長、刀具成本上升等缺點。

　　常用涂層材料及性質

　　常用涂層材料

　　常用涂層材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金剛石及復合涂層八大類數十個品種。根據化學鍵特征，可將這些涂層材料分成金屬鍵型、共價鍵型離子鍵型。

　　涂層材料性質

　　金屬鍵型涂層材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔點高、脆性低、界面結合強度高、交互作用趨勢強、多層匹配性好，具有良好綜合性能，最普通涂層材料。共價鍵型涂層材料（如B4C、SiC、BN、金剛石等）硬度高、熱脹系數低、與基體界面結合強度差、穩定性多層匹配性差。而離子鍵型材料化學穩定性好、脆性大、熱脹系數大、熔點較低、硬度不太高。

這些涂層材料，用最多TiC、TiN、Al2O3、金剛石以及復合涂層。

　　TiC耐磨性好，能有效地提高刀具抗月牙洼磨損能力，適合于低速切削及磨損嚴重場合；TiN涂層具有低摩擦系數，潤滑性能好，能減少切削熱切削力，適合于產生融合磨損切削；Al2O3高溫耐磨性、耐熱性抗氧化能力比TiCTiN好，月牙洼磨損率低，適合于高速、大切削熱切削；金剛石涂層硬度熱導性高，摩擦系數很低，適合于有色金屬合金高速切削；而復合涂層綜合幾種涂層材料特點，目前以雙涂層三涂層組合居多。

　　常用涂層方法

　　目前常用涂層方法CVD（化學氣相沉積法）PVD（物理氣相沉積法），其它方法如等離子噴涂、火焰噴涂、電鍍、溶鹽電解等還存較大應用局限性。

　　CVD法利用金屬鹵化物蒸氣、氫氣其它化學成分，950~1050℃高溫下，進行分解、熱合等氣、固反應，或利用化學傳輸作用，加熱基體表面形成固態沉積層一種方法。CVD法工藝要求高，而且由于氯侵蝕及氫脆變形可能導致涂層易碎裂、基體斷面強度下降，涂層硬質合金時還易產生脫碳現象而形成n相。近年來，、低溫CVD法PCVD法開發成功，改善了原有CVD工藝。

　　PVD法起步晚、發展快、溫度低（約300~500℃），優點很多，但涂層均勻性不如CVD法，涂層與基體結合不太牢固，涂層硬度比較低，涂層優越性未得到充分體現。PVD法工藝要求比CVD法高，設備更復雜，涂層循環周期長。

目前常用PVD方法有低壓電子束蒸發（LVEE）法、陰極電子弧沉積法（CAD）、三極管高壓電子束蒸發法（THVEE）、非平衡磁控濺射法（UMS）、離子束協助沉積法（IAD）動力學離子束混合法（DIM），其主要差別于沉積材料氣化方法以及產生等離子體方法不同而使得成膜速度膜層質量存差異。

　　涂層刀具發展方向

　　1新型涂層材料

　　刀具涂層材料出現了很多新種類：TiCN基新涂層兼有TiCTiN涂層良好韌性硬度，比常用TiN刀具耐用度高2~4倍。此外，以TiCN為基多元成分新涂層材料如（Ti,Zr）CN、（Ti,Al）CN、（Ti,Si）CN等紛紛出現。AlON涂層刀具產生月牙洼磨損極小。TiAlN有很高高溫硬度優良抗氧化能力，涂層硬度高，抗氧化性能好，切削性能優于TiN涂層，用于加工航天合金材料時刀具壽命可提高1~4倍。CrCCrN涂層無鈦涂層，可有效地切削鈦鈦合金以及鋁合金等其它軟材料。另外，Hf、Zr、Ta碳化物與氮化物，Hf、Zr、Ti、N、Ta硼化物，Hf、Zr、Ti、Be氧化物等涂層材料均成功采用。

　　氮化鋁鈦涂層也由原先常使用Ti0.75Al0.25N轉化為優先使用Ti0.5Al0.5N,Ti0.5Al0.5N涂層抗氧化溫度為700℃，空氣加熱會表面產生一層非晶態Al2O3薄膜，可以對涂層起保護作用。

　　日本一公司開發出一種稱為SG新型涂層，它由TiN、TiCN及Ti系膜三層組成，耐磨性優于TiN涂層，且涂層與基體結合強度高，表層為Ti系特殊膜層，具有極好耐熱性。

　　瑞士還開發出一種稱為“MOVIC”軟涂層新工藝，即刀具表面涂復一層固體潤滑膜二硫化鉬，刀具切削壽命數倍增加，且能獲得優良加工表面。其它硫族元素如WS2等軟涂層也取得了一定進展。這些軟涂層加工高強度鋁合金貴重金屬方面有良好應用前景。

近年來，高硬度涂層開始出現。包括立方氮化硼（CBN）涂層、氮化碳（CNX）、多晶氮化物超點陣涂層等。CBN涂層硬度達5200kgf/mm2,僅次于金剛石，可有效切削淬火鋼其它難加工合金。如果氮化碳（CNX）涂層能夠形成b-C3N4,理論上可以計算出其硬度將超過金剛石。已經有氮化碳合成報道。多晶氮化物超點陣涂層一種很有希望新型刀具涂層，多晶TiN/NbNTiN/VN超點陣涂層硬度分別為5200kgf/mm25600kgf/mm2,超點陣涂層由于層內或層間位錯困難導致其硬度很高。

　　涂層工藝方法

　　隨著涂層技術發展，出現了綜合PVDCVDPACVD法，另外，還有離子束濺射方法，能離子束輔助沉積技術（IBAD）也可用于涂層，離子束輔助沉積兼有氣相沉積與離子注入優點。等離子輔助化學氣相沉積（PCVD）利用等離子體來促進化學反應，可使沉積溫度降低到200~500℃。Sol-Gel法由于其自身優點也越來越受到人們重視。

　　MT-CVD（溫化學氣相沉積）則一定程度上克服了一般HD-CVD（高溫化學氣相沉積）缺點，其沉積溫度低（700~900℃），沉積速度快，涂層厚，工藝環鍍性好，對于形體復雜工件涂層均勻，而且涂層附著力高，涂層內部殘余應力小，一種優于HT-CVD涂層工藝方法。

　　涂層所用基體范圍也擴大，包括高速鋼、硬質合金陶瓷都可以進行涂層。近幾年來陶瓷涂層硬質合金刀具發展迅速，特別Al2O3陶瓷由于其高化學穩定性耐氧化性特別適用于高速切削，陶瓷涂層所占比例較大。

　　雖然刀具涂層工藝上獲得了長足發展，特別梯度涂層工藝，但總體說來涂層技術有待進一步提高。

　　涂層刀具較好解決了刀具強度韌性之間矛盾，大大提高了刀具耐用度切削速度。但存涂層易剝落，工藝復雜昂貴等缺點。刀具涂層材料用最多TiC、TiN、Al2O3、金剛石以及復合涂層。常用涂層方法CVD法PVD法。 新型涂層材料新涂層工藝方法不斷出現，特別新型高硬涂層以及軟涂層材料將會使涂層刀具應用將越來越廣。