在现今以多轴联动CNC为标志的高速、高效、高精度的加工时代，随着新型复合材料和难加工材料的不断涌现，对切削加工刀具提出了更为苛刻的要求，不仅要具有高的强度和韧性，而且还要具有较高的硬度和耐磨性。因此，像金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀具被广泛应用于难加工材料的切削加工，然而，超硬材料刀具的价格比较昂贵，催生了另一种新型刀具——涂层刀具的发展。

　　涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢基体表面上，利用PVD和CVD方法涂覆一薄层耐磨性好的难溶金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。

　　涂层作为一个化学屏障和热屏障，在工件的切削加工过程中能够阻挡刀具与工件之间的元素扩散和元素间的化学反应，减小了在机械加工过程中刀具的软化程度和磨损量。涂层刀具具有表面硬度高、较高的耐磨性、耐热耐氧化性好、较小的摩擦系数、低的热导率、化学性能稳定等优异性能，切削时可比未涂层刀具的使用寿命得到大幅提高，正是涂层刀具以上的优异性能，使得涂层刀具发展非常迅速，引领了刀具发展的潮流。

　　经过几十年的发展，新技术不断的运用，刀具涂层技术有了长足的进步，到目前为止，涂层技术一共发展到了第四代。

　　1. 第一代：氮化钛(TiN)涂层

　　氮化钛涂层可由四氯化钛、氮气、氢气混合气体通过气相沉积法形成。TiN涂层具有高熔点、高硬度、高温化学稳定性及优良的导热性能、导电性能，低的摩擦系数，润滑性能好，能减少切削热切削力，在加工零件中适合于融合磨损切削，在装饰工业上用氮化钛作金色涂料，主要用于涂外观，以达到美化效果。

　　2.第二代：碳化钛(TiC)和氮碳化钛(TiCN)涂层

　　TiCN 涂层呈深灰色，其具有较高的韧性，良好的润滑性，以及高硬度、耐磨损等特性，适用于要求较低的摩擦系数及较高硬度的场合。与 TiN涂层相比具有更低的摩擦系数和更高的硬度，切割像不锈钢, 钛合金和镍合金等坚硬材料，更具耐磨性和高温稳定性，可显著提高刀具的寿命。

　　3. 第三代：氮铝化钛(TiAlN)和类金刚石(DLC)涂层

　　TiAlN涂层具有比TiN涂层更高的热硬性，极好的抗氧化和耐磨性和与基体之间结合力较好，在高耐磨性材料加工的场合下，可成为TiN的替代品，适用于对不锈钢、钛合金、高温合金和高强度材料的加工。

　　类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC薄膜，是英文词汇Diamond Like Carbon的简称，它是一类性质近似于金刚石，具有高硬度，高电阻率，良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。

　　4. 第四代：金刚石涂层和立方氮化硼涂层

　　通过CVD装置得到的金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的硬度，弹性模量大、高的热导率、低的热膨胀系数、低的摩擦系数和化学稳定性以及极好的抗酸，抗碱、抗腐蚀的优异性能，被誉为最具有发展潜力的新兴涂层材料，适合于有色金属合金的高速切削。

　　立方氮化硼涂层也具有仅次于金刚石的硬度，化学性质稳定，而热稳定性则高于金刚石，对于黑色金属具有极为稳定的化学性能，可广泛应用于钢铁制品的切削加工，完全能胜任淬硬钢、轴承钢、高速钢、工具钢、冷硬铸铁、高温合金、热喷涂材料和硬质合金等难加工材料。

　　虽然涂层材料已经有了第四代的应用，而国内的涂层材料却停留在第二代的水平上，并且以单层膜为主，广大科研工作者也正在加紧第三代、第四代涂层技术和材料的开发。美国和日本现在已经实现了第四代涂层材料——金刚石涂层的产业化应用，而日本的OSG公司则实现了对金刚石涂层刀具磨损后的再涂覆，使得刀具能够重复利用，降低了刀具的使用成本，但唯一的缺点是金刚石涂层制造成本较高。而立方氮化硼涂层技术的产业化应用尚在研究中。

　　随着涂层设备和涂层工艺的不断发展，涂层材料正向着新型涂层材料和多元、复合化涂层材料的方向发展。以TiCN为基多元成分新涂层材料如(Ti,Zr)CN、(Ti,Al)CN、(Ti,Si)CN等纷纷出现，还有一些全新的软涂层新工艺，即在刀具表面涂复一层固体润滑膜二硫化钼，使刀具在切削时摩擦系数降低，表面进行改性，从而使刀具切削寿命成倍增长，且能获得优良加工表面。这些软涂层在加工高强度铝合金等贵重金属方面有着良好应用前景。除此之外，涂层材料里面的元素表现出多元化，研究表明，多元元素的涂层材料可以增加涂层的硬度和耐磨性，像在TiAlN中添加Si，可以起到细化晶粒，提高涂层硬度的作用;添加Cr有利于提高涂层的抗氧化能力。另外，复合涂层综合了几种涂层材料的特点，进行多种涂层的组合对沉积工艺和沉积设备提出了高要求，所以目前涂层材料的层数不多，以双涂层三涂层组合居多。

　　涂层技术的发展日新月异，正向着多样化和复合化的方向快速发展，这些涂层为刀具的表面不仅披上了色彩斑斓的外衣，而且还是刀具的保护衣，对延长刀具的寿命起着非常重要的作用。

　　以上是我对涂层发展方向的一点看法，有不足之处恳请大家批评指正，希望多多交流。