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使用涂层工具的五个主要原因是：增加耐磨性；增加抗氧化性；减少摩擦；增加对金属疲劳的抵抗力；并提高抗热震性。
如果对切削工具进行适当的涂层并按设计执行，最终用户在使用过程中可以得到更高的切削数据，更长的工具寿命以及干式加工的可能性。
切削工具的涂层方法
涂层切割工具有两个主要过程：CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）。每种方法都有其自身的优点和缺点。
多年来，CVD涂层是最原始和最常用的涂层方法。CVD方法包括在化学反应器内加热衬底并将衬底暴露于气流中。气体在热的基材表面上分解，形成涂层。通常，CVD方法需要约1000摄氏度的温度。
常见的涂层使用三种气体TiCL4（四氯化钛），H2（氢）和N2（氮）产生TiN（氮化钛）+ HCl（氯化氢）。HCl是该方法的副产品，必须根据严格的环境法规进行处理。
CVD方法的优点包括最佳的层附着力以及一致的层分布。CVD法的缺点是高温会影响基材，当以气态形式进料涂料时，很少有适合涂布的材料，并且循环时间长。
PVD涂层是工具涂层方法中较新的一种，并且在行业中越来越受欢迎。PVD方法涉及在真空中将层压材料从光源通过传输空间传输到基板。使用来自电源的热能或电能将层压材料汽化，然后使汽化的材料粘附到基材上。
PVD工艺的优势在于适用于涂覆的材料范围很广，工作温度较低，约为450°C，可涂覆锋利的切削刃。缺点是内表面的涂覆困难（涂覆需要从层压材料到基材的视线）并且基材的表面要求高得多。
基本涂装方法
使用PVD，有两种主要技术用于涂覆不同的基材：电弧法（电弧放电）和溅射法（阴极溅射）。两种方法都有一个额外的优势。涂层室相对容易构造。
电弧法涉及一种电源（很像闪电）击中层压材料并将该材料从固体转变为液相再变成气相。
电弧法涉及一种电源（很像闪电）击中层压材料并将该材料从固体转变为液相再变成气相。该方法的优点是高层速率（相对于溅射）。但是，由于层压材料处于所有三相（固态，液态和气态），因此可能会产生液滴（微小的液体颗粒）。这些液滴没有达到气态。
溅射方法涉及热能源，其将固体层压板立即转变为气态。当材料跳过液相时，不会出现液滴。但是，较低的层速率（相对于电弧）会导致更长的循环时间。
硬质涂料
大多数硬质材料（涂层是硬质材料）由金属和准金属组成。切削工具熟悉的涂层的一些示例是TiN（氮化钛），TiCN（氮化碳氮化钛），TiAlN（氮化铝钛），AlTiN（氮化钛铝）和AlCrN（氮化铬铝）。元素周期表显示了可能用作涂料的金属和准金属的清单。
在涂覆过程中，较小的准金属（在TiN的情况下为氮或N）自身会沉积在金属钛（Ti）的晶格空位中。转换为TiCN时，碳（C）部分替代了部分氮（N）。按照相同的逻辑，可以确定其他样品涂层所需的金属和准金属。
这是PVD工艺的优势之一。由于金属在PVD室中为固体（CVD以气相形式引入），因此几乎所有金属都可用于涂覆。当然，并不是所有的金属都是有益的，但可以使用。
涂层结构
经过多年的发展，涂层的结构已经发生了许多变化和改进。涂层技术中通常有五种不同的层结构。
顾名思义，单层结构仅是一层涂层。在显微镜下观察结构时，可见高大的涂层柱。这很容易应用，但也很容易破裂和损坏。想象一个球击中一堆圆柱。柱子将开始掉落，并且裂纹将很容易穿透到基底。
多层结构是彼此之上的许多不同的单层结构。镶嵌钢是这种类型结构的历史例子，它结合了几种材料的特性，制成了既坚韧又坚硬的表面。
纳米层的结构与多层相同，但要小得多。这些层处于原子的厚度水平。
纳米复合涂层使用与硬质合金切削刀具类似的技术。纳米结构将结合相的韧性（例如钴与碳化物）与纳米复合涂层的硬度相结合。
渐变结构通过在其核心处开始具有柔软性和弹性，然后在表面附近变硬并具有耐磨性来获得其功能。
涂料质量控制与检验
在对切削工具进行涂层之后，按照制造过程的每个步骤的要求，制造商需要对涂层本身进行质量检查。质量检查过程和程序通常涉及检查层厚度，层粘附性，层构造和结构以及层组成和分布四个方面。
检查层厚度。这样做的主要方法有两种：通过Calotte研磨检查或使用X射线荧光辐射检查。
Calotte研磨涉及使用小的金刚石砂轮（球），该砂轮研磨掉涂层以露出下面的基材。
Calotte研磨涉及使用小的金刚石砂轮（球），该砂轮研磨掉涂层以露出下面的基材。然后，通过显微镜观察接地区域，可以使用公式（XxY）/球直径来测量层厚度。其中，X是从顶视图看的涂层宽度，Y是基片加上顶视图的涂层宽度。目标是在制造商指定的涂层厚度范围内获得可实现的价值。
X射线荧光辐射可能是一种更准确的方法，因为涂层和基底材料都会产生X射线荧光辐射，但是涂层会削弱基底的辐射。基材辐射的弱化程度是通过二次发射来测量的，因此可以确定涂层的厚度。一种首选的方法是Calotte研磨，因为它更易于观察，感觉和触摸。
层间附着力。一旦层厚度达到公差范围，下一个检查就是层粘附性。这可能是质量控制测试中最主观的。洛氏压痕和划痕测试是检查层附着力的两种方法。
洛氏压痕正好包含其听起来的含义。在设定的力下将硬化的球下拉到涂覆的基材上。涂覆的基材出现裂纹，检查人员通过显微镜检查压痕处的裂纹，并评估裂纹的数量和强度。根据制造商提出的个别标准，检查员确定检查是否可接受或是否失败。尽管这似乎很简单，但涂层的厚度也会影响裂纹的数量和强度，因此较厚的涂层比较薄的涂层允许更多的裂纹。
划痕测试更为直接。在划痕测试中，检查员将压痕工具置于逐渐增大的切削工具载荷下。在临界载荷Lc下，涂层开始破裂。在这一点上，测量行进的距离，如果足够远，则附着力是可以接受的。
层的构造和结构。具有良好的厚度和可接受的附着力，下一步是检查层的构造和结构。这与通过小刀研磨的层厚度相同。使用同一球，将涂层磨掉并在显微镜下观察。在这里可以看到并确认上述不同的层结构。
层组成和分布。最后的质量控制检查是层的组成和分布。这需要扫描电子显微镜和能量色散X射线技术（SEM / EDX）。SEM与EDX分析相结合，可在高分辨率下产生极高的图像放大倍率（多达200,000倍），以确定小部分材料（小至2纳米）中的材料和材料量。
室内涂料与外部涂料
切削刀具涂层生产的见解的最后一部分就是涂层的产生位置。与使用外部光源相比，在内部涂覆工具具有巨大的优势。然而，内部涂层的确需要大量的资本投资。
内部涂料的优势在于物流，加工时间和质量。
从逻辑上讲，制造商不必包装要涂覆的产品，也不需要运输。这通常将节省至少两个工作日。不仅减少了处理时间，而且还具有能够应对生产中的瓶颈并提供不到24小时的门到门时间的附加优势。
另一个优点是涂层的质量。在内部执行涂层操作的制造商可以使用特定于产品的货架和预处理。他们有能力确保没有产品组合的同质批次。因此，在内部涂覆产品时可以减小公差。
外部涂层源可能在涂层炉中具有多种类型的产品，并且它们的涂层总公差带可能为2-4微米。具有同批次产品的内部涂层允许的公差带为标称尺寸的±20％。如果标称值为2微米，则涂层的总公差为0.8微米（相对于2微米）。层的厚度分布类似于钟形曲线，因此81％的产品总公差为0.4微米。
切削刀具的涂层需要大量的时间，精力，科学和思想。切削工具制造商的目标是提供一种产品，以帮助用户更快，更准确地生产其零件。
希望这有助于提供对涂层生产过程的一些见解，并提醒人们，漂亮的金嵌件背后有一些严肃的技术。
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