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介绍下国内外CVD金刚石涂层刀具的发展情况

2021-02-28    来源:    作者:佚名  浏览次数:263

近几年来,科学技术的发展带动了企业对加工材料的开发,而刀具,滑动轴承,拉伸模具和各种耐磨部件通常由硬质合金制备。随着加工强度的不断增大,硬质合金刀具也随之暴露出在应用中耐磨性和强韧性不能兼顾的软肋。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求,有必要进一步改善刀具材料综合切削能力。非标数控刀具

加工行业也亟需对刀具产品进行改革创新,开发新型高效、长寿命的产品以促进其市场的繁荣兴旺。通过之前的研究发现,硬质合金刀具的主要发展方向及其相关问题有:(1)细化晶粒来增大硬质相间的表面积和结合力,从而提高材料的强度和耐磨性,但由于细化工艺的不成熟和细晶粒硬质合金的价格昂贵,将大大影响了刀具质量并制约了其应用;pcb金刚石刀具(2)进行表面热处理,以此改变材料中粘结相成分和结构,达到提高强度和韧性的目的,或对整体进行循环热处理,以缓解或消除晶界间的应力,但该方法对综合性能的提高并不明显;(3)强化硬质相结构,即通过适当添加稀有金属或稀土金属,可以进一步改善其切屑性能;(4)涂层硬质合金,通过CVD、PVD、HVOF等方法涂覆一层很薄的耐磨材料(比如TiC、TiAlN、Al2O3、金刚石等),结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,降低了刀具与工件之间的摩擦因数,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。因此,涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性,延长了刀具的寿命,是切削刀具发展的一次伟大变革。硬质合金数控铣削刀具

      金刚石是自然界中最硬的物质,耐磨性小,导热性高及优异的化学稳定性等特殊性能使其成为磨料和切削工具理想的材料。但是,单独使用金刚石很脆,无法进行高强度的加工,且单晶金刚石刀具因成本高和抗冲击性差的软肋导致其应用领域受到限制。而与之性能相似,但价格低廉的金刚石薄膜却有着更大的发展空间。在选择刀具进行加工时,通常希望刀具既有高的硬度以保证其好的耐磨性,又有高的韧性来防止刀具的碎裂,而硬质合金与CVD金刚石薄膜的的结合恰能满足这一要求,这使得刀具既表现出金刚石高的硬度和耐磨性,也表现出硬质合金本身良好的抗冲击性和强韧性,以及低的制造成本使其在机械加工领域有极大的应用市场。液压阀成型刀

     数据表明,金刚石涂层可使硬质合金工具的使用性能大为提高,比如对有色金属及其合金、复合材料、陶瓷材料等进行加工,其使用寿命可提高数十倍[5]。利用CVD的方法,所制备的金刚石膜含杂质较少,生长容易控制,特别是对几何形状比较复杂的基底材料,能够较好的进行沉积。比较常用的CVD方法有:热丝CVD法、微波等离子体CVD法和直流等离子体射流CVD法等。目前,CVD金刚石涂层技术已经日趋成熟,国外已经有多家以CVD金刚石涂层刀具技术进行研发和生产的公司比如:美国的sp3、Diamond Coating Tool,德国的Cemecon,瑞士的Balzers,日本的OSG等。CVD金刚石涂层刀具将广泛应用到超精密的加工领域,比如是汽车、航空航天、集成电路板卡等。我国逐渐成为了加工材料的超级大国,对刀具的需求也是巨大的,但是目前在CVD金刚石涂层刀具方面的研究还与国外存在较大的差距。非标刀具定做
2.CVD金刚石涂层刀具工艺研究
     自从1950年瑞典ASEA(Allmanna Svenska Elektriska Aktiebolaget)实验室的研究人员成功地制备出第一颗金刚石以来,研究者致力于开发各种新型的金刚石刀具(如图1),并且逐渐将金刚石的众多优异的性质应用到各个领域。在开发刀具的过程中,最初是用昂贵的天然金刚石作为切割刀具,1977年GE公司又成功地开发了金刚石烧结体(PCD)刀具替代了天然金刚石刀具,随后大颗粒的单晶金刚石的合成,为取代天然金刚石创造了条件,而今,CVD技术的发展将金刚石刀具推向了从薄膜向厚膜扩展,在市场的驱使下,金刚石刀具也朝着强度高、寿命长、成本低的新型高性能材料转变。CVD金刚石涂层经二十多年的发展逐渐克服了各种技术性问题,主要保证以下两个关键点:一是要保证硬质合金衬底上CVD金刚石膜的质量;二是保证金刚石膜和衬底之间的结合力强度。

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