Vznik technológie vákuového poťahovania bol relatívne nedávny. Na medzinárodnej scéne bola technológia CVD (chemická depozícia z plynnej fázy) aplikovaná na rezné nástroje z tvrdých zliatin v 60. rokoch 20. storočia. Počas svojho raného vývoja však táto technológia čelila mnohým prekážkam. Potreboval pracovať vo vysoko-teplotnom prostredí (s procesnou teplotou nad 1000ºC) a mal obmedzené množstvo povlakov, čo výrazne obmedzovalo jeho vývojový potenciál.
Koncom 70-tych rokov sa objavila technológia PVD (fyzikálne nanášanie pár), ktorá otvorila sľubný nový priestor v oblasti vákuového pokovovania. Len o niekoľko desaťročí neskôr sa technológia PVD povlakov rýchlo rozvíjala.
V súčasnosti sa v oblasti technológie vákuového pokovovania objavili nové technológie ako PCVD (fyzikálne chemické nanášanie pár) a MT-CVD (chemické pokovovanie pri strednej teplote{1}}). Neustále sa objavujú rôzne zariadenia a procesy na nanášanie náterov, ktoré predstavujú prosperujúcu a rôznorodú scénu.
V budúcnosti budú vývojové trendy technológie povlakovania nástrojov zahŕňať tieto body:
(I) Diverzifikácia a zložitosť komponentov náterov
a. Prvá generácia PVD povlakov pozostávala hlavne z TiN. Na tomto základe boli postupne vyvinuté rôzne jednokovové povlaky ako TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC. S ďalším vývojom technológie PVD nanášania sa do povlakov pridal hliník a objavili sa povlaky z viaczložkových kovových zliatin, ako sú TiAIN a TiAICN. Ich odolnosť proti opotrebovaniu a červená tvrdosť sa výrazne zlepšili v porovnaní s jednoduchými-kovovými povlakmi, čo umožňuje ich použitie pri vyšších rezných rýchlostiach, napríklad až 150 m/min. pri valcovacích rezoch.
b. Neskôr sa stalo trendom nanášanie viacerých rôznych typov povlakov na nástroj vrstvu po vrstve, aby sa využili výhody každého povlaku. Boli použité napríklad kombinácie TiN + TiCN + TiN, TiN + TiALN, TiAIN + WC/C atď.
c. V posledných rokoch urobila technológia PVD povlakovania ďalší významný krok vpred. Viaceré náterové spoločnosti v zahraničí úspešne vyvinuli technológiu pulzného náteru a začali ju aplikovať. Napríklad technológia P3E (Pulse Enhanced Electron Emission) od spoločnosti Balzers vo Švajčiarsku a technológia HIP_ (High Ion Pulse) od spoločnosti Cemecon v Nemecku. Tieto dve nové technológie využívajú pulzné elektróny na aktiváciu oblúkového odparovania cieľového materiálu. Vďaka tomuto procesu, ktorý prebieha v kyslíkovej atmosfére, môže táto technológia teoreticky nanášať akýkoľvek oxid kovu (ako Al2O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 atď.) a jeho zložené povlaky. V súčasnosti je povlak Al2O3 v praktickej skúšobnej fáze a predpokladá sa, že v blízkej budúcnosti bude široko používaný.
(II) Vývoj aplikácií náterov sa stáva cielenejším
Na splnenie rôznych požiadaviek na aplikácie sa vývoj a dizajn náterov stávajú čoraz viac cielenými. Podľa charakteristík a požiadaviek rôznych oblastí použitia, ako je vŕtanie, frézovanie, rezanie valcovaním za sucha, razenie a hlboké ťahanie, boli vyvinuté povlaky s relatívnymi výhodami v týchto aspektoch. Neustálym úsilím a experimentmi sa dosiahol úspech v určitých oblastiach, ako je aplikácia povlakov TiX (Al:Ti=2:1) pri frézovaní, povlaky AICrN aplikované na rezanie vysokorýchlostným valcovaním za sucha-, kompozitné povlaky CrN + TISIN aplikované pri vŕtaní a kompozitné povlaky TIN + TCX aplikované vo formách na hlboké ťahanie. Ich životnosť je výrazne lepšia ako u iných náterov. Okrem toho sa už vo veľkej miere uplatnili rôzne cielené nátery s funkciami, ako je odolnosť proti korózii (povlaky Crx), „samomazanie (povlaky WC/C), spracovanie mäkkých materiálov (poťahy MoS2) a spracovanie tvrdých materiálov (poťahy CBN, diamanty). Hoci tieto povlaky boli vo svojich príslušných oblastiach veľmi úspešné, s neustálym vývojom technológie PVD povlakov sa budú neustále vyvíjať nové, cielenejšie povlaky, ktoré nahradia tieto existujúce povlaky.
(III) Usadené častice povlakov majú tendenciu byť nanometrizované
S rozvojom nanotechnológie a pokrokom v technológii povrchovej úpravy pritiahli rezné nástroje s nanometrovým{0}}poťahom veľkú pozornosť výskumníkov a spoločností poskytujúcich služby PVD povrchovej úpravy. Nanometrizácia častíc nanášania povlaku môže zvýšiť pevnosť spojenia medzi povlakom a substrátom, ako aj medzi rôznymi vrstvami, a môže tiež znížiť drsnosť povrchu povlaku. V súčasnosti sú častice usadenín väčšiny povlakov stále relatívne veľké. Hoci existujú povlaky nazývané nano{4}}úroveň, na konečnom povrchu povlaku sa stále nachádzajú veľké častice a povrch povlaku je stále relatívne drsný. Zníženie veľkosti častíc nanášania povlakov pri zachovaní stability procesu, aby sa zabránilo výskytu veľkých abnormálnych častíc, sa stane dôležitým smerom pre vývoj povlakov, najmä v aplikáciách na zrkadlové povrchy. Hoci niektoré spoločnosti vyvinuli zrkadlové povrchové nátery, ich kvalita a stabilita je nízka a proces je tiež pomerne zložitý. V budúcom výskume a vývoji povlakov budú hlavnými smermi vývoja nanometrizácia častíc povlaku a nanometerizácia hrúbky medzivrstvy povlakov, čo má veľký význam pre zlepšenie komplexného výkonu povlakov a zníženie napätia medzi vrstvami a ďalej zlepší hladkosť povrchu zrkadla, čím sa ďalej rozšíri aplikácia povlakov v priemysle presného tvárnenia.
(IV) Procesná teplota náterov sa znižuje
Od teploty nanášania asi 1000 stupňov pre všeobecné povlaky CVD do asi 500 stupňov pre povlaky PVD a PECVD sa teplota nanášania povlakov znížila, čím sa rozšíril rozsah použitia povlakov. Avšak teplota nanášania okolo 500 stupňov má stále nepriaznivé účinky na poťahovaný obrobok, ako je spôsobenie deformácie obrobku a zníženie tvrdosti substrátu. Preto je potrebné navrhnúť špeciálne požiadavky na predhriatie nanášaného obrobku, ako je teplota spätného ohrevu obrobku, ktorá nie je nižšia ako teplota poťahovania. Povlaky s nižšími teplotami, ako sú nátery s teplotou náteru pod 200 stupňov, odstránia tieto obmedzenia, čo umožní širšiu škálu materiálov na aplikácie náterov, flexibilnejší výber predhrievania a uskutočniteľnejšiu komplexnú aplikáciu rôznych technológií povrchovej úpravy. Aplikácia nízkoteplotných- náterov zároveň zníži spotrebu energie náterových zariadení, čo má určitý vplyv na ochranu životného prostredia pri úspore energie. Okrem toho zníženie teploty povlaku umožňuje kratšie časy ohrevu a chladenia, skrátenie cyklu dodávania povlakov a zlepšenie účinnosti. Nízkoteplotné povlaky preto výrazne podporia aplikáciu a popularizáciu povlakov a stanú sa dôležitým smerom pre vývoj povlakov PVD.
