21世紀(jì)的中國將向世界制造強(qiáng)國的目標(biāo)邁進(jìn)，硬質(zhì)合金刀具作為制造業(yè)的重要工具，面臨巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，要求刀具具備高效率、高精度、高可靠性和專業(yè)化的特點。

針對傳統(tǒng)硬質(zhì)合金存在硬度高而韌性低的矛盾，在合金的表面涂上薄層高硬度耐磨材料，以提高硬質(zhì)合金切削工具的切削性能和使用壽命是一種重要的處理方法。目前，世界上發(fā)達(dá)國家80%以上的硬質(zhì)合金刀具都經(jīng)過表面涂覆處理。幾十年來相繼開發(fā)了雙涂層、三涂層以及多涂層的復(fù)合刀片。

硬質(zhì)合金涂層技術(shù)通常可分為化學(xué)氣相沉積法和物理氣相沉積法兩大類。

化學(xué)氣相沉積法。借助一種或幾種含有涂層元素的化合物或單質(zhì)氣體在放置有基材的反應(yīng)室里通過氣相作用或通過基材表面的化學(xué)反應(yīng)而形成涂層。常見的反應(yīng)氣體為CH3CN，與TiCl4、H2、N2等在700~900℃下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成TiCN。所形成的涂層有效地提高了硬質(zhì)合金制品的表面硬度和耐磨性，延長硬質(zhì)合金制品的使用壽命，減少損耗，提高機(jī)加工效率。到上世紀(jì)80年代中后期，美國已有85%硬質(zhì)合金工具采用了表面涂層處理，其中氣相沉積涂層占到99%。

物理氣相沉積法。主要為蒸發(fā)鍍膜、離子鍍膜和濺射鍍膜三大類。真空蒸發(fā)鍍膜發(fā)展較早，目前仍占有世界40%的市場，但用途范圍正在縮小。這種技術(shù)是在真空條件下采用電阻、電子束等加熱鍍膜材料，使其熔化蒸發(fā)再沉積在合金基體表面形成鍍膜。離子鍍膜是在真空條件下通入Ar氣等，利用輝光放電使氣體和鍍膜材料部分離化，并使離子轟擊靶打出靶上的材料離子，使其沉積在合金基體的表面。離子鍍膜在切削工具超硬材料鍍膜中應(yīng)用較為成功的技術(shù)是多弧離子鍍膜。濺射鍍膜是在真空室中，利用荷能離子轟擊靶材表面，通過離子的動量傳遞轟擊出靶材中的原子及其它粒子，并使其沉積在合金基體表面形成鍍膜。濺射鍍膜能實現(xiàn)大面積快速沉積。物理氣相沉積法由于其工藝處理溫度可控制在500℃以下，因此可作為最終處理工藝用于高速鋼類工具的涂層。但目前該技術(shù)還存在涂層容易剝落，工業(yè)化成本較高等問題。

要獲得性能良好的涂層硬質(zhì)合金，除選好涂層材料和控制好涂層工藝外，基體的處理是一個非常關(guān)鍵的問題。由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，涂層材料在冷卻過程中可能因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。為了防止裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致材料失效，必須對基體進(jìn)行處理，使得基體表面區(qū)域形成立方相碳化物和碳氮化物較少的韌性區(qū)域，此區(qū)域的粘結(jié)劑含量較高，當(dāng)涂層中形成的裂紋擴(kuò)展到該區(qū)域時，可以被有效地阻止向合金內(nèi)部擴(kuò)展。目前比較成功的處理方法是，使基體具有富鈷梯度結(jié)構(gòu)的表面。實驗表明，經(jīng)過這樣處理之后，基體與涂層的結(jié)合強(qiáng)度得以提高，抗裂紋擴(kuò)展能力明顯加強(qiáng)，既能保證涂層切削刃的高強(qiáng)度，又提高了刀具整體的抗彎強(qiáng)度。