物理涂层的种类及特点

1.单层涂层

最早采用的单层涂层，即TiC或TiN的单层涂层，也是国内应用较多的涂层。TiC涂层硬度高，具有较高的耐磨性、较低的摩擦因数、较小的切削力、较低的切削温度、良好的抗后面磨损和抗月牙洼磨损能力，应用温度为500℃，但较脆，不抗冲击。TiN涂层是工艺最成熟、应用最广的涂层材料，其突出优点是摩擦因数小，应用温度达600℃。

2.多层涂层

在物理涂层中研究较多、应用较好的是双层涂层和3～7层的多层复合涂层。TiC/TiN双涂层兼有TiC涂层的高硬度和高耐磨性，并有TiN涂层的良好化学稳定性和高抗月牙洼磨损性能。由于TiC的膨胀系数比TiN更接近基体，涂层的残余应力较小，与基体结合牢固，并有较高的抗裂纹扩展能力，所以常常用作多层涂层的底层。Al₂O₃也是常用的涂层材料，Al₂O₃涂层有很多优良的性能，但Al₂O₃与基体的结合强度较差，在涂Al₂O₃之前必须在基体上先涂一层TiC或TiN，这样可以改善涂层的结合强度。目前应用的涂层主要有以下几种。

1）单涂层有：TiN、TiC。

2）双层涂层主要有：TiC/Al₂O₃、TiN/Al₂O₃、TiN/CBN、Al₂O₃/CBN、TiC/TiBN等。

3）三层涂层主要有：TiC/TiCN/TiN、TiC/TiCN/Al₂O₃、TiC/TiN/Al₂O₃、TiC/Al₂O₃/TiN、TaC/TiC/TiN、TiN/TiC/TiN、TiCN/TiC/TiCN。

3.纳米涂层(www.xing528.com)

纳米涂层是由大量非常薄的涂层组成的多层涂层。纳米涂层的每一层厚度一般为5～15nm。纳米涂层有较高的硬度。有的研究者认为由于涂层非常薄，两层间剪切模量不同，层间位错能量有较大差异，因此层间位错运动困难。纳米涂层的高硬度主要是由于层内和层间的位错运动困难所致。

纳米涂层的结构主要有三种方式：

1）金属氮化物纳米层与AlCN纳米层交替涂覆。

2）AlN纳米层与AlCN纳米层交替涂覆。

3）金属氮化物纳米层与AlN纳米层与AlCN交替涂覆。

此外，还有涂覆金刚石和立方氮化硼等硬质材料的超硬材料涂层。