刀具需要涂层吗？镀层种类这么多该如何选择？

刀具镀层也是能提高刀具寿命的议题之一，而根据不同的切削方法或环境，又能分为许多不同成分，在技术也能分为化学与物理，你目前使用的涂层是正确的吗？本篇将介绍涂层技术与选用，让你更了解并选出最适合的。

硬质合金刀具涂层方法

近半个世纪以来，为提升刀具性能刀具表面涂层技术已成为主流，镀层就像刀具的盔甲一样，具有强大的防护、耐酸、耐氧化抗磨耗等特性，能够提高刀具表面硬度与热稳定係数，并降低摩擦係数以提升切削速度，从而提高加工效率也提升刀具寿命。刀具涂层技术可分为CVD（化学）与PVD（物理）两大类：

CVD

CVD为化学气相沉积（chemical vapor deposition），利用生产纯度高与效能佳的固态材料化学技术，被广泛应用在硬质合金可转为刀具的表面处理，像是半导体产业会使用此技术来成长薄膜。CVD是将反应源以气体形式通入反应腔中，经由氧化、还原与基板反应进行化学的反应，进而生成物藉由内扩散作用而沉积至基板表面上。而反应过程中也有可能会产生不同的副产品，但大多会随著气流带走，并不会留在反应腔中。

CVD技术主要用于硬质和金车削类的刀具涂层，适合用于中型、重型切削的高速加工，且比较起来CVD设备简单、工艺成熟，沉积物种类多，速率高易控制，有高度的渗透性与均匀性，能获得不同组织的多层涂层且厚薄均匀，最重要的是工艺成本低，适合大量生产。

PVD

PVD则为物理气相沉积（Physical vapor deposition），为工业制造的工业，主要藉由物理反应来沉积薄膜，即为真空镀膜（蒸镀），多用于切削工具与各种模具的表面处理，以及半导体装置的制作。PVD与CVD差别在于PVD的吸附与吸解是物理性，CVD则是化学性的，且PVD的适用范围较广泛，几乎大部分的材料薄膜都可用PVD，但薄膜厚度均匀性将会是个难题。

PVD技术主要适用于整体硬质合金刀具与高速工具钢刀具，普遍应用在硬质合金鑽头、铣刀、丝锥与焊接刀具等涂层的处理，PVD的涂层温度低于高速工具钢回火温度，因此不会伤害到硬度与尺寸精度，涂层后不需再热处理，涂层的厚度也只有几微米能保有原本的精度，整个工作乾淨无公害无污染。

镀层种类

光是依靠单一涂层是无法满足提高各种机械性能的要求，因此涂层的成分逐渐多元与複合化，针对不同的切削加工要求，可将涂层分得更为複杂，且在複合涂层中，各成分涂层的厚度也越来越薄，甚至趋于纳米化，以下分享几种常见的镀层：

镀层的优势

相较之下，经过镀层的刀具的表面硬度较高、耐磨性佳、化学性能稳定、耐热且耐氧化等，在切削过程中会比未经过镀层的刀具高出3到5倍的寿命，并提升切削速度与精度，甚至能降低成本。韧性较佳的刀具经过镀层后，能使刀具有更全面、良好的综合性能。在硬度上就能把原本760至960HV的高速钢与1300HV至1850HV的硬质合金，提升至2000到3000HV以上，因此镀层对于刀具来说是非常重要的。

结论

刀具寿命一直是许多制造业非常关注的议题，不管是从切削过程去作探讨，还是透过其他方式去监测，都是期望能够尽早发现问题，并将成本降至最低，而镀层就是其中会影响刀具寿命的因素之一，针对不同的切削方式与工件材质，使用不同的镀层刀具，将有助于整个制程的优化，并将效益最佳化。