如前所述，单纯依赖于改变整体化学成分和整体热处理的途径提高工具的耐磨性是有局限的，而用物理气相沉积、化学气相沉积、离子注入或化学镀等方法在工具表面形成超硬薄膜涂层，可以大幅度提高工具的耐磨性和降低摩擦系数，大幅度提高工具的寿命。

早在20世纪60年代末和70年代初，TiC、TiN、TiC-TiN涂层硬质合金刀片相继面市，70年代和80年代出现性能更好的第二代TiC-Al₂O和第三代TiC-Al₂O-TiC等多种复合涂层硬质合金刀片，此后气相沉积技术发展迅速。涂层材料有TiN、ZrN、HfN、TaN、NbN、CrN、CBN、Si₃N₄、TiC、ZrC、Cr₇C₃、SiC、Ti（C，N）、TiC（B，N）、Ti（Al，N）、β-C₃N₄金钢石等以及各种复合涂层，可涂覆在高速钢、模具钢、硬质合金、钢结硬质合金的基体材料上，使刀具、模具寿命提高几倍至几十倍^[12]，目前已经在大规模生产上广泛使用，并已成为刀具制造业中的主流。涂层的种类很多，当前纳米涂层和复合涂层的展也很快。