物理气相沉积的基本工作原理是：在高真空镀膜室内通入一定氩、氮等气体，并严格控制炉内的真空度，炉内的电极之间发生辉光放电或弧光放电，被镀件是负极，含有镀层金属的一极是正极。被镀膜的工件称为基板，镀膜时基板被加热到400℃～600℃，镀层金属在放电的条件下烧蚀，逐渐蒸发为气体，并被电离，如镀层为钛，则金属钛电离成气相的钛离子，镀膜时通入炉中的氮等气体也被电离成氮离子，于是在金属蒸气中生成TiN等化合物，在负电压的吸引下离子流向加热的工件，在工件表面沉积为由TiN、TiC等组成的超硬镀膜。镀膜厚度一般只有2um～3um，尽管镀层很薄，但它在刀具和模具表面能发挥出强大的作用，有效提高模具性能。
PVD与CVD相比具有沉积温度低的优点，但镀层薄，而且镀膜与模具的结合强度比CVD低。
PVD可分为真空蒸镀、溅射镀和离子镀。离子镀是蒸镀和溅射镀相结合的技术，离子镀膜具有粘着力强、均镀能力好、被镀基体材料和镀层材料可以广泛搭配等优点，因而获得了较为广泛的应用。目前在模具上应用较多的是离子镀TiN，这种膜不仅硬度高而且膜的韧性好、结合力强、耐高温。在TiN基础上发展起来的多元膜，如（TiAl）N、（TiCr）N等，性能优于TiN，是一类更有前途的新型薄膜。