刀具鍍層(ceng)也是能提高(gao)刀具壽命的(de)(de)(de)議題之(zhi)一，而根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)切削方法或環境，又能分(fen)為許(xu)多不(bu)同(tong)成(cheng)分(fen)，在技術也能分(fen)為化學與物理，你(ni)目前使用的(de)(de)(de)涂層(ceng)是正確的(de)(de)(de)嗎？本篇將(jiang)介紹涂層(ceng)技術與選(xuan)(xuan)用，讓你(ni)更(geng)了(le)解(jie)并選(xuan)(xuan)出最適合的(de)(de)(de)。

硬質合金刀具涂層方法

近(jin)半個世紀(ji)以(yi)來(lai)，為提升刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)性能(neng)刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)表面涂層(ceng)(ceng)技術已成為主流，鍍層(ceng)(ceng)就(jiu)像刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)的盔甲一樣，具(ju)(ju)(ju)(ju)有強大(da)(da)的防護、耐酸、耐氧化抗磨耗(hao)等(deng)特性，能(neng)夠提高刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)表面硬度(du)與熱(re)穩定係數(shu)，并降低摩(mo)擦係數(shu)以(yi)提升切削速度(du)，從而提高加工效率也(ye)提升刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)壽命。刀(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)涂層(ceng)(ceng)技術可分為CVD（化學(xue)）與PVD（物(wu)理）兩大(da)(da)類：

CVD

CVD為(wei)化學(xue)氣(qi)相沉(chen)積(ji)（chemical vapor deposition），利(li)用生(sheng)產(chan)純度高與效能佳的(de)固態材(cai)料化學(xue)技術，被廣泛應用在硬質合金可轉為(wei)刀具的(de)表面處理(li)，像是(shi)半導體(ti)產(chan)業會(hui)(hui)使用此技術來成長薄膜(mo)。CVD是(shi)將(jiang)反應源(yuan)以氣(qi)體(ti)形式通入反應腔中，經由(you)氧化、還(huan)原與基板(ban)反應進行化學(xue)的(de)反應，進而生(sheng)成物藉由(you)內擴散作用而沉(chen)積(ji)至基板(ban)表面上。而反應過程中也有(you)可能會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同的(de)副產(chan)品，但大多會(hui)(hui)隨著氣(qi)流帶走(zou)，并不(bu)會(hui)(hui)留在反應腔中。

CVD技術主(zhu)要用于硬(ying)質和(he)金車削(xue)類(lei)的(de)(de)刀具涂層，適合用于中(zhong)型(xing)、重(zhong)型(xing)切削(xue)的(de)(de)高速(su)加工，且比較起來CVD設備簡(jian)單、工藝成熟，沉積物種類(lei)多，速(su)率高易控制，有高度的(de)(de)滲透性(xing)與均(jun)勻性(xing)，能(neng)獲得不同組織的(de)(de)多層涂層且厚薄(bo)均(jun)勻，最重(zhong)要的(de)(de)是工藝成本(ben)低，適合大(da)量生(sheng)產(chan)。

PVD

PVD則為物(wu)(wu)理(li)氣相(xiang)沉積(ji)（Physical vapor deposition），為工(gong)業制造的(de)(de)工(gong)業，主要藉由物(wu)(wu)理(li)反應來(lai)沉積(ji)薄膜(mo)，即為真(zhen)空鍍膜(mo)（蒸(zheng)鍍），多用(yong)于切削工(gong)具(ju)(ju)與(yu)各(ge)種模具(ju)(ju)的(de)(de)表(biao)面處理(li)，以(yi)及半(ban)導體裝置的(de)(de)制作。PVD與(yu)CVD差別在于PVD的(de)(de)吸(xi)附與(yu)吸(xi)解是(shi)物(wu)(wu)理(li)性(xing)，CVD則是(shi)化學性(xing)的(de)(de)，且PVD的(de)(de)適(shi)用(yong)范(fan)圍較(jiao)廣泛，幾(ji)乎(hu)大(da)部分的(de)(de)材料(liao)薄膜(mo)都可(ke)用(yong)PVD，但薄膜(mo)厚度(du)均勻性(xing)將會是(shi)個難題。

PVD技術主要適用(yong)于(yu)整體硬(ying)(ying)質合(he)金(jin)刀(dao)具(ju)與高(gao)速工(gong)具(ju)鋼(gang)刀(dao)具(ju)，普(pu)遍應用(yong)在硬(ying)(ying)質合(he)金(jin)鑽頭(tou)、銑刀(dao)、絲錐(zhui)與焊接刀(dao)具(ju)等(deng)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的處理(li)，PVD的涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)溫度(du)(du)低于(yu)高(gao)速工(gong)具(ju)鋼(gang)回火(huo)溫度(du)(du)，因此不會傷(shang)害到硬(ying)(ying)度(du)(du)與尺寸(cun)精(jing)度(du)(du)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)后不需再熱處理(li)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的厚(hou)度(du)(du)也只有(you)幾(ji)微(wei)米能保有(you)原(yuan)本的精(jing)度(du)(du)，整個工(gong)作乾淨無公害無污染。

鍍層種類

光是依靠單(dan)一(yi)涂層(ceng)(ceng)(ceng)是無法滿足(zu)提高各種機械性(xing)能的要求(qiu)，因此涂層(ceng)(ceng)(ceng)的成分(fen)(fen)逐漸多元與(yu)複合(he)化(hua)，針對不同的切削加(jia)工要求(qiu)，可將涂層(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)(fen)得更為複雜，且(qie)在複合(he)涂層(ceng)(ceng)(ceng)中，各成分(fen)(fen)涂層(ceng)(ceng)(ceng)的厚(hou)度(du)也越來越薄，甚至(zhi)趨(qu)于納米化(hua)。

鍍層的優勢

相較之下，經過(guo)(guo)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)硬度(du)較高、耐磨性(xing)(xing)佳、化(hua)學性(xing)(xing)能穩定、耐熱且耐氧化(hua)等(deng)，在(zai)切(qie)削過(guo)(guo)程中會比(bi)未經過(guo)(guo)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)(ju)高出3到5倍的(de)(de)(de)壽命，并(bing)提(ti)升切(qie)削速度(du)與精度(du)，甚至(zhi)能降低成本。韌(ren)性(xing)(xing)較佳的(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)(ju)經過(guo)(guo)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)后，能使刀(dao)具(ju)(ju)有更全面(mian)(mian)、良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)綜合性(xing)(xing)能。在(zai)硬度(du)上就(jiu)能把原本760至(zhi)960HV的(de)(de)(de)高速鋼(gang)與1300HV至(zhi)1850HV的(de)(de)(de)硬質合金，提(ti)升至(zhi)2000到3000HV以上，因此鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)對于刀(dao)具(ju)(ju)來(lai)說(shuo)是非常重要的(de)(de)(de)。

結論

刀具(ju)壽命(ming)一直是(shi)(shi)許多制(zhi)造業非常關注的議題，不管是(shi)(shi)從切削過(guo)程(cheng)去作探討，還是(shi)(shi)透過(guo)其他方式(shi)去監(jian)測，都是(shi)(shi)期(qi)望能(neng)夠(gou)盡早發現問題，并將(jiang)(jiang)成(cheng)本降至最低，而鍍層(ceng)就是(shi)(shi)其中(zhong)會影響刀具(ju)壽命(ming)的因(yin)素之(zhi)一，針對不同(tong)的切削方式(shi)與工件材質，使(shi)用(yong)不同(tong)的鍍層(ceng)刀具(ju)，將(jiang)(jiang)有助于整個(ge)制(zhi)程(cheng)的優化，并將(jiang)(jiang)效(xiao)益最佳化。