表面的缺陷

柯博士刀具漫谈系列之四：

                                                            表面的缺陷
                                                             - 漫谈我国刀具涂层业的尴尬现状
 
                                             阿诺（苏州）刀具有限公司 柯亚仕 博士 

一、别样的回忆
 
    记得1999年我代表一家世界著名的刀具供应商G公司在北京机床展览会上参展。当时我被参观者问得最多的问题有二个：第一个问题是内冷硬质合金麻花钻上的内冷孔是怎么制造出来的；第二个问题就是有些钻头为什么是金黄色。
 
    就在我一遍又一遍地重复着“这钻头表面金黄色的是TiN涂层，还有紫灰色、深灰色的是TiAlN涂层、TiCN涂层和一些复合涂层。这些涂层主要起提高刀具表面硬度、提高耐磨性、从而提高刀具寿命的作用。”时，我想，作为中国的刀具从业人员，我们要做的事的确很多。从那时起，我一直琢磨着，如何把中国的刀具涂层业发展起来。
                                   

                                                           整体硬质合金涂层刀具

当时的情况是，上海工具厂几年前率先购买了瑞士Balzers的涂层炉，也有个别企业购买了一、二台国外的涂层炉，但是一般只为自己企业服务。另外，涂层的种类也无一例外的只是TiN涂层，没有开发新的涂层品种。成都工具所成功研制并销售了一些涂层炉，为中国刀具涂层的发展（尤其是涂层人才的培养）立下了汗马功劳！但是，其涂层的质量和设备的可靠性与国际水平还有不小的差距。
 
    2000年我有幸为G公司在中国设立了刀具工厂，在车间里安装了一台小型的能涂TiN、TiAlN复合涂层的涂层炉。我们一边在专业媒体上宣传刀具涂层的基础知识，一边开始对外接受刀具涂层业务。一时间，业内人事对刀具涂层的兴趣大增，有点起到“破冰”的作用。由于产能小、设备成本高等原因，当时我们定的涂层价格表也让我现在不敢再看。
 
    二、涂层在中国的兴起
 
    刀具涂层在中国的真正兴起是最近五年的事，而且与阿诺刀具的努力密不可分！2002年阿诺刀具在苏州工业园区成立。因为阿诺当时的主要业务是高档刀具的专业修磨，其目标客户是国内各制造业里的高端用户。而这些用户大多采用涂层刀具，所以必须解决刀具修磨后的再涂层问题。
 
    很巧，我听说长期从事涂层技术、留学瑞士的唐博士有意回国设立涂层中心。联系上后我与唐博士很快在上海的虹桥宾馆见面，并且具体商定了加快涂层项目的进程、与阿诺配套合作等事项。2002年7月，上海纳微涂层与苏州阿诺刀具几乎同时对外开业。刀具专业修磨和专业涂层的专业外包业务开始在中国兴起！
 
    竞争是降低成本、提高服务质量、提升行业整体水平的有效手段。为了降低成本、缩短涂层的供货期、增加涂层种类等，阿诺希望有更多的国际涂层公司来苏州设厂，做阿诺的涂层供应商。
 
    2002年秋天，德国最大的涂层设备制造商和涂层服务供应商CemeCon涂层公司的副总裁Stefan Esser博士因邀来到了我的办公室。我们畅谈了中国的刀具行业前景及刀具涂层的未来。在园区美丽的金鸡湖边的西餐厅里，我们一边喝着新鲜的屋酿德国啤酒，一边聊着涂层世界的争斗风云。要知道CemeCon的当时策略是在国外只销售涂层设备，不设立涂层服务中心，而涂层服务中心只设在德国国内。但一年多以后，ComeCon于2004年3月与国内的上市公司保变合资在苏州工业园区、阿诺的同一个院子里设立了涂层服务中心！
 
    2003年春我与Balzers的总裁也进行了沟通，希望邀请Balzers能早日来中国投资。Balzers要来中国设立涂层中心的消息至少在五年前就传出，只是一直不见行动。接到我的邀请后，很快就派当时刀具涂层部的执行副总裁Anton Angehrn先生与我会面。会面在苏州阿诺的办公室进行。
 
    Angehrn先生告诉我，Balzers也一直有到中国设厂的计划，只是时间和地点还没有确定。接到阿诺公司的邀请后，董事会十分重视，要加快来中国设厂的步伐，所以派他来中国尽快落实地点。当时，他们已选中了上海的嘉定，当然主要是因大众及其配套厂的缘故。Angehrn先生当时问我，阿诺公司为什么选择苏州作为总部。听了我的分析后，Angehrn先生改变了主意，也愿意到苏州工业园区来设涂层厂，做阿诺的邻居。
 
    这次Balzers说干就干。Angehrn先生回去后很快又回到苏州，又找厂房又找人，我当然极力帮助。空厂房找到了，首任总经理也定了，记得2004年初就对外开业了。
 
    就在那段时期，擅长DLC涂层的比利时Baekert公司也落户到苏州工业园区，在离阿诺公司只有二公里距离的地方又来了新加坡的胜倍尔涂层，2005年就在阿诺公司办公楼下进驻了来自瑞士的世界第二大涂层服务公司IonBond，2006年又来了星弧涂层公司StarArc……。
    在短短的三年里，苏州工业园区忽然成为了涂层的热土、中国的涂层中心！
 
    另外，也在这几年里，在中国设立涂层服务中心的还有英国的Teer在昆山，瑞士的Pla-tit在上海，德国的Sulzer在上海，日本的日星在无锡、沈阳，德国的PVT在哈尔滨等。
 
    呼啦啦一阵子，国际上的主流涂层公司基本上都落脚了中国！
 
    三、涂层的简史
 
    刀具涂层是指在刀具的表面涂上一层微米级厚的硬膜或软膜，以提高刀具的耐磨性、降低摩擦系数等目的。
 
    硬膜涂层技术起源于上世纪的五、六十年代，用CVD方法对硬质合金可转位刀片进行TiN涂层以提高切削性能的实践较早。但CVD技术的涂层温度太高，不能用于高速钢刀具的涂层。PVD方法的涂层温度可以设定在80°C-480°C，所以，很好地解决了高速钢刀具的涂层问题，但真正开始在市场上推广的是八十年代。1980年在德国Stuttgart的展览会上德国G公司首次展出了涂了TiN的金黄色高速钢钻头，在刀具业里引起了很大的轰动。但当时普遍认为涂层成本太高，不可能得到推广。

                                                                刀片涂层

事实是，刀具（钻头、铣刀等）的TiN涂层在八十年代的欧美等工业国家里已被迅速推广。九十年代出现了TiAlN及其复合涂层，也被迅速推广。
 
    到了现在，涂层的种类已经很多，其性能也大大提高。TiN, TiAlN, TiCN, TiC, CrN等是最常见不过的涂层品种，DLC已开始推广，最近由涂层新秀星弧涂层公司推出的ta-C涂层的硬度已高至HV7000！
 
    世界上做涂层炉的厂家原先往往是做真空炉的，因为涂层炉内的真空度要被抽得很高，高到0.01Pa，以防止空气中的氧气影响涂层质量。目前涂层炉做得最好的还是德国和瑞士一带企业，也有几家公司只专业提供炉子，但控制软件等核心技术则由各制造企业自己开发。所以，当您看到不同涂层设备制造商的涂层炉外形一模一样而又能和平相处时，请不要感到奇怪！
 
 
    四、尴尬的现状
 
    也许大家已经意识到，在烟火纷争的中国刀具涂层服务业里，我们似乎感到缺少一种声音。对，是来自中国本土的声音！中国的涂层企业在中国的刀具涂层市场上似乎是不战而败，真有点象当年八国联军占领北京一样！
 
    不是吗？一提起国产涂层，业内人事常取笑它说成是给刀具上色。在丹阳、温州一带有许多国产涂层炉用于高速钢刀具、装饰品的TiN金黄色涂层。也有一些国产涂层炉用于滚齿刀的涂层，效果还是有一些的，但离国际水平相比，差距很大。
 
   目前，高质量的涂层服务几乎全是国外涂层公司的天下。国内的企业也进口了不少涂层设备，但涂层质量总是上不去。究其原因，我认为首先是缺少对涂层原理的真正理解，其次是对涂层工艺（包括清洗）的把关不严。

                                                                  涂层设备

更不用提涂层炉的制造水平了-- 离国际水平相差太大了！我常常在想，中国这么一个泱泱大国有这么多人才，怎么就造不出象样的涂层炉呢？又不象足球还要靠球员的体能。现实实在让人感到尴尬！
 
    令人欣慰的是，留学回国的顶级涂层技术专家钱涛在一片尴尬声中成立了星弧涂层公司，为中国的涂层工业带来了希望。星弧涂层致力于专业涂层设备的制造，在三个月内就成功制造出能涂DLC的涂层炉！涂层的春天似乎快要来临！

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