1．引言
自1980年Balzers將其物理涂層工具投人市場以來，幾十年來，歐洲地區(qū)該項技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展在世界領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用，隨著現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)高速加工時代的到來，世界各國也愈加注重涂層技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。歐洲刀具涂層技術(shù)自上世紀(jì)80年代中期以來得到了廣泛發(fā)展，尤其是物理涂層技術(shù)，可以說代表了當(dāng)前世界*高水平。目前，歐洲物理涂層設(shè)備制造廠有十余家，涂層服務(wù)中心六十多家，主要采用陰極電弧及磁控濺射技術(shù)，在機(jī)械工業(yè)較發(fā)達(dá)國家或地區(qū)已形成了完備的服務(wù)體系。
2．歐洲刀具涂層技術(shù)*新狀況
目前歐洲在刀具涂層領(lǐng)域較有影響的涂層設(shè)備制造及服務(wù)公司有瑞士的Balzers公司、Platit公司，德國的CemeCon公司、PVT公司、Metaplas公司（公司總部位于美國）等，現(xiàn)將這些公司的*新狀況介紹如下。
2.1 Balzers公司
Balzers公司是目前世界上規(guī)模*大的刀具涂層公司，自上世紀(jì)70年代開始從事物理涂層技術(shù)的研發(fā)，以工具、精密零件涂層及裝飾鍍膜為主；1980年推出了熱陰極離子鍍膜機(jī)BAI830，完成了成套技術(shù)的開發(fā)工作，成功地應(yīng)用于高速鋼刀具涂層并達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)水平。在20多年里的發(fā)展過程中，該公司一直堅持設(shè)備制造、成套技術(shù)轉(zhuǎn)讓及涂層服務(wù)的方針，其所開發(fā)的設(shè)備主要有BAI830、BAI830C、BAI730D、BAIl200、RCS，包含了CVD技術(shù)和PVD技術(shù)兩類，而目前PVD主要采用BAIl200、RCS設(shè)備，該類設(shè)備以陰極電弧技術(shù)為主，也可附加磁控濺射靶進(jìn)行WC/C膜的涂層。到目前為止，Balzers公司在全球已開辦了57家涂層服務(wù)中心，其涂層設(shè)備超過400臺。
BAIl200、RCS采用了圓形平面陰極靶技術(shù)和輻射加熱技術(shù)，可進(jìn)行快速鍍膜生產(chǎn)，該公司更注重新型涂層薄膜材料的開發(fā)，目前在該類設(shè)備中可進(jìn)行BALINIT A，BALINIT B，BALINIT D，BALINIT FUTURA NANO，BALINIT X.TREME，BALINIT HARDLUBE，BALINIT X.CEED等薄膜涂層，目前其比較具有代表性的涂層為FUTURA NANO和X.CEED。FUTURA NANO是一種納米多層結(jié)構(gòu)TiAIN薄膜，據(jù)稱*新的技術(shù)可達(dá)到上百層，這種涂層適合于高速鋼及硬質(zhì)合金材料，用于鉆削、車削或干式切削的高速加工；而X.CEED則是一種單層的TiA1N，與傳統(tǒng)的涂層不同，這種只用于硬質(zhì)合金刀具的涂層工藝，可使刀具具有優(yōu)異的紅硬性、抗氧化性，即使在惡劣的加工條件下，其薄膜與基體仍具有良好的結(jié)合強度，因此可適應(yīng)于斷續(xù)切削加工方式，該類涂層可用于加工鈦合金、銦鉻鎳合金等材料的加工，被加工材料硬度可達(dá)到52HRC。
而目前Balzers*具代表性的涂層是一種無鈦涂層，稱為G6，即AlCrN涂層。與傳統(tǒng)的TiN、TiCN、TiAlN相比，G6具有更高的紅硬性及抗氧化性能，使用溫度可達(dá)到1000℃，這種涂層工藝適合于硬質(zhì)合金及高速鋼材料涂層，用于銑削和車削加工，切削速度可達(dá)400m/min以上。據(jù)介紹該類涂層不僅適合于精加工，也可用于粗加工，從某種角度而言，其拓寬了PVD的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.2 瑞士Platit涂層公司
瑞士Platit公司是近幾年涌現(xiàn)出來的一家較著名的刀具涂層公司，其為BCI集團(tuán)的成員，隸屬于W Blosch AG公司。W Blosch成立于1947年，主要從事表殼鍍金及寶石行業(yè)；1977年開辦了PVD（物理涂層）部；1979年建立了真空沉積生產(chǎn)廠；1985年開始從事硬質(zhì)薄膜的生產(chǎn)；1987年注冊了PLATIT品牌；1992年組裝出*臺涂層設(shè)備；2000年在PL50和PL200的基礎(chǔ)上，建立了整套的涂層系統(tǒng)，實現(xiàn)了交鑰匙工程能力；2002年通過研究納米結(jié)構(gòu)涂層，開發(fā)出了旋轉(zhuǎn)靶π80涂層設(shè)備；2003年nACoR納米結(jié)構(gòu)涂層達(dá)到工業(yè)應(yīng)用水平。
截止到2004年，Platit公司共生產(chǎn)了約100臺涂層設(shè)備。Platit在捷克、斯洛文尼亞、美國、中國香港、西班牙、Scandinacia設(shè)有涂層加工中心，其涂層設(shè)備共五個系列：iPL50、PL200、MO200、PL1000及π80，應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及刀具、模具及耐磨零部件。
Platit主要采用矩形大面積平面靶陰極電弧涂層技術(shù)，該技術(shù)起源于上世紀(jì)90年代中期，使每一陰極靶材完全覆蓋有效涂層區(qū)域，*大靶材高度可達(dá)800mm，由于成功地解決了電弧的控制技術(shù)，與同類技術(shù)相比其真空爐內(nèi)涂層均勻性得以大幅度提高，通常爐內(nèi)不均勻性可控制在10%以內(nèi)，*偏差小于0.5μm。
該公司2002年所開發(fā)的π80涂層設(shè)備具有獨特的創(chuàng)新性。π80設(shè)備與傳統(tǒng)的涂層設(shè)備有較大的區(qū)別，首先引入了納米結(jié)構(gòu)薄膜概念，以（nc-Ti1-xAlxN）/（αSi3N4）納米復(fù)合相結(jié)構(gòu)薄膜為例，在強等離子體作用下，納米TiAlN晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4體內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)使薄膜硬度可達(dá)到50GPa，且高溫硬度更是十分突出，當(dāng)溫度達(dá)到1200℃時，其硬度值仍可保持在30GPa；其二，在工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備中雖然仍采用了陰極電弧技術(shù)，但蒸發(fā)源已由原來的平面形式變換成可轉(zhuǎn)動的圓柱形靶，由此帶來的好處可能是多方面的，例如可以自動清潔、靶材利用率高、涂層表面粗糙度可達(dá)到Ra0.02～0.03μm（通常涂層為Ra0.1μm左右），π80與其它傳統(tǒng)的涂層設(shè)備相同可進(jìn)行TiN、TiAlN、AlTiN、nACo、TiCN-Mp、TiAlCN、CrN、ZrN、DLC等涂層。
2.3 CemeCon涂層公司
CemeCon是一家專門從事涂層技術(shù)開發(fā)及涂層服務(wù)的公司，創(chuàng)建于1986年，1988年開發(fā)制造了*臺CC800 PVD專用涂層設(shè)備，并在德國、美國、丹麥及中國設(shè)立有涂層加工服務(wù)中心。公司目前生產(chǎn)的PVD涂層設(shè)備主要有三種，分別為SX、ML、XL，到目前為止設(shè)備銷售約90臺左右。
CemeCon公司采用的是磁控濺射離子鍍技術(shù)，該項技術(shù)兼有空心陰極離子鍍和陰極電弧離子鍍的優(yōu)點，涂層組織致密，同時也選擇了大面積矩形靶材技術(shù)，從而進(jìn)一步保證了涂層的均勻性；該技術(shù)可涂鍍多種單層、多層或復(fù)合薄膜，如TiN、TiC、TiCN、ZrN、CrN、WC/C、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CBN、AlO等。CemeCon公司所開發(fā)的H.I.S磁控濺射技術(shù)，成功地解決了磁控濺射離子鍍技術(shù)在實際應(yīng)用中許多關(guān)鍵性技術(shù)難題，諸如離化率、離子能量的提高等，并在刀具涂層方面達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)水平。從我們了解的情況分析，該涂層技術(shù)具有薄膜組織致密、涂層均勻、產(chǎn)品一致性好的特點，尤其適合于可轉(zhuǎn)位刀片及中小尺寸刀具的涂層加工。
CemeCon公司*新的工藝技術(shù)為H.I.P技術(shù)，基于雙極脈沖原理，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了SUPERTIN涂層，一種致密立方晶格超級氮化物，該涂層在中等切削條件下加工不銹鋼或有色金屬，與傳統(tǒng)的氮化鈦相比具有明顯的優(yōu)勢；而TINALOX則是利用該技術(shù)開發(fā)的一種高速加工用硬質(zhì)薄膜，其除具有較高的表面硬度外，還具有良好的抗高溫性能，使用溫度也可達(dá)到1000℃，可用于鑄鐵、不銹鋼及高溫合金的切削加工。也正是由于H.I.P技術(shù)的開發(fā)成功使得AlOX涂層成為可能，這種非導(dǎo)體的薄膜材料具有優(yōu)異的高溫性能，如何通過PVD的方法實現(xiàn)氧化鋁鍍膜，一直是業(yè)界所關(guān)心的問題，而H.I.P技術(shù)為這一問題的解決提供了可能的方案。該公司新近開發(fā)的Al2O3薄膜涂層，涂層溫度低于450℃，與以往的概念不同，其HIP的AlOx涂層建立在HIS的TiAlN薄膜基礎(chǔ)上，并在鑄鐵和高性能合金材料試驗中取得了滿意結(jié)果，使得PVD AlO涂層成為現(xiàn)實，也為物理涂層技術(shù)向半精加工或粗加工方面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時也確立了PVD今后的一個發(fā)展方向。
此外，該公司提出了潤滑薄膜涂層的概念，在薄膜TiAlBN結(jié)構(gòu)中，通過硼含量的變化，適應(yīng)切削條件的變化，在加工過程中產(chǎn)生所謂“insitu”現(xiàn)象，即通過硼向表面的擴(kuò)散，形成BN、B2N3，從而得到有利于切削加工的潤滑膜層。
此外，CemeCon另一頗具特色的技術(shù)是CVD金剛石涂層技術(shù)。2000年建立CCDia生產(chǎn)線，使金剛石涂層技術(shù)達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)水平，其技術(shù)含量高，可以批量生產(chǎn)金剛石透明薄膜。
2.4 PVT涂層公司
PVT涂層公司也是上世紀(jì)80年代中期崛起的一家專業(yè)刀具涂層企業(yè)，可進(jìn)行各種刀具、模具涂層加工。PVT公司以涂層設(shè)備銷售為主，現(xiàn)在主要開發(fā)的涂層設(shè)備有4種：S2、M2、L3、L4，近幾年銷售設(shè)備約20臺左右。
該公司也是采用大面積矩形陰極電弧蒸發(fā)技術(shù)，與Platit涂層技術(shù)相近，主要進(jìn)行TiN、TiCN、AlTiN、ZrN、CrN涂層。該公司在等離子刻蝕、清洗工藝開發(fā)方面*特色，并且注重薄膜與基體結(jié)合結(jié)構(gòu)的研究，涂層結(jié)合強度較為理想；此外公司也十分看重生產(chǎn)效率的提高，在大幅度提高抽氣速率的同時，由通過強制冷方式縮短了冷卻周期，從而提高了生產(chǎn)效率；通過附加PLC潤滑膜技術(shù)進(jìn)一步降低了薄膜表面的摩擦系數(shù)。
PVT的涂層技術(shù)和設(shè)備在中國、美國、歐洲、日本等世界范圍內(nèi)獲得了多項專利技術(shù)，其專利技術(shù)包括了新型電弧蒸發(fā)源、電弧等離子導(dǎo)電裝置、基體處理技術(shù)和裝置等。其動態(tài)電磁控制蒸發(fā)器對電弧進(jìn)行優(yōu)化控制，使靶材各個部分能得到同等強度的電弧，均勻蒸發(fā)和離子化，靶材離子化率高達(dá)85%以上，很好地解決了顆�；颉耙旱巍眴栴}，涂層微結(jié)構(gòu)非常細(xì)密，涂層表面光亮。對基體獨特的刻蝕清洗技術(shù)使得涂層被沉積到工件之前得到完全徹底的清洗，使得涂層與基體的結(jié)合力達(dá)到理想的指標(biāo)。采用新的刻蝕技術(shù)后，薄膜與基
