我国在刀具制造中关注到国际上先进的PVD 涂层技术,从1980 年代初期开始研究PVD 涂层技术,发展至1980 年代中期已经成功研发出了中小型空心阴极离子镀膜机涂层设备、高速钢刀具TiN 涂层工艺技术,并在生产中获得广泛应用。这一发展时期,大型工具厂基于对切削刀具市场发展的分析与考察,引进了国际上先进的PVD 涂层技术、PVD 涂层设备,在国内掀起了技术研发、设备研究的热潮,各个真空设备企业、科研单位都先后对大型离子镀膜机展开了深入的研制工作,发展至1990 年代,逐渐研发出了多种PVD 涂层设备。但是这些设备是在没有行业标准、设备标准的基础上研发的,部分设备的指标系数相对不高,还不能保证涂层设备、涂层刀具制造生产后的质量,企业无法实现效益目标。我国目前的PVD 涂层技术仍旧是以单层TiN 涂层为主,实际制造生产情况中仍旧存在一些问题亟需解决。
1 不能满足刀具制造市场需求变化
在数控机床中应用PVD 涂层技术,要求其切削加工速度≤100 m/min,如果只使用单一的TiN 薄膜则无法实现数控机床加工需求。我国目前PVD 涂层技术在高速钢刀具中的应用较为广泛、集中,为了更好满足市场客户需求,对涂层刀具制造的要求逐渐提升,但是仍旧有部分先进技术存在垄断问题,导致我国的涂层加工服务面临较大挑战。
2 不重视新工艺研发
虽然我国在1980 年代就已经引进了较为先进的PVD 涂层技术,但是未对该技术的后续发展空间及发展速度进行充分评估。应用PVD 涂层技术对工作人员的综合素养有较高要求,需要进行持续研发,但是大多数企业中对PVD 涂层技术的应用更倾向于生产,对PVD 涂层技术的新工艺研发投入不足,不能积极推动工艺技术的进一步自主开发,这对国内研发涂层技术新工艺和装备产生严重影响。
3 设备开发制造仍旧存在问题
在1980 年代引进PVD 涂层技术后,我国的部分设备制造厂家、科研单位认为在短时间内就可以在生产中应用PVD 涂层技术,存在过于乐观的判断。尚未经过深入的技术了解和刀具市场调研就对各类PVD 涂层设备进行开发,未结合国内市场的需求,导致实际制造生产中部分涂层设备不能满足制造需求,尤其在一些精度高速钢刀具生产中,对批量生产的要求较高,还无法实现批量生产的需求。有些企业不关注涂层设备应用的经济效益,通常将涂层设备的应用局限于麻花钻的涂层,自然不能实现企业的经营效益目标,涂层设备制造厂就没有充足的经费用于设备开发研究。
4 缺乏整体配套性
在当前的刀具制造中应用PVD 涂层技术缺乏整体配套性,这是我国在很长一段时间内涂层刀具制造技术发展缓慢的症结所在。涂层刀具制造生产中,对PVD 涂层技术的应用集中在涂层加工方面,这要求PVD 涂层技术必须具备高度的整体性,制造中所使用的前处理技术、涂层工艺技术、后处理技术及质量控制技术之间互相协调配合。但是目前我国的刀具制造涂层设备制造企业,主要是提供涂层机,这就不利于工业化生产的展开,不仅导致涂层设备生产脱离市场需求,也不利于涂层技术的良性发展。
5 涂层质量不稳定
在刀具制造中引进与应用涂层技术需要花费高昂的代价,这在一定程度上决定了在相当长时间内,涂层设备价格还会保持居高不下的局面,实际制造中有部分刀具的涂层成本已经超过刀具价格的一半。因为涂层技术的引进渠道存在差异,选择设备时的依据也存在一定差异,导致涂层设备的制造生产工艺存在较大差异,不利于后期涂层刀具制造使用后实现应用价值。我国还尚未形成统一的涂层刀具检验标准,很可能导致涂层刀具不具备稳定的质量,部分涂层性能仍未得到改善,不利于涂层技术的推广应用及发展。