金刚石涂层

PCD﹑PCBN刀具材料及刀具涂层(一）PCD二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石(PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率.金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。

在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。

由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石.但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍;②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5~9倍，甚至高于PCBN和铜,因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0。

1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1）,因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10 —6~1。

18×10 —6,仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高;⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。

PCD 刀具的应用:工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。

自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。

目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国De Beers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。

据报道,1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10。

7万把。

Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｌ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ（ ＭＣ Ｄ）， ｎ ａ ｎ ｏ ｃ ｙｓ ｒ ｔ ａ ｌ — ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ（ Ｎ Ｃ Ｄ）ａ ｎ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ／ ｎ ａ ｎ ｏ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ（ ＭＮＣ Ｄ）ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎ ｔ ｗ ｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ ０ ２ ３ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
表 面 ，以增 强其 耐 磨损 性 能 。
关键词 ：金刚石薄膜 ：机械密封环 ；拉 曼光谱 ；抛光性能
中 图分 类号 ：Ｔ Ｂ ４ ３ ：Ｔ Ｈ １ １ ７ ． １ 文 献标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ２ ５ ４ — ０ １ ５ ０（ ２ ０ １ ７ ）０ ９ — ０ ３ ４ — ０ ４
（ １ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ

１ 引
言
ｊ， 干 切削 台硅量 』％～ ４ ． ２ ｉ 的硅 铝夸 金
垒刚 行薄 噼足 近年 来 内外竟 卡讲 发的 一种 新碰功 Ｈ
试验数 据血 表 １ 承 ¨
表 １ 试验数据记录裹
能”半 和 ４
栩料． 具有碗度高 ， 耐膳性好 、 系 罐擦 数低
肆热性女 等一系列优点 Ｊ 化学气棚沉积ｃ Ｖ ） ｆ 『 ｊ Ｃ Ｄ 力浊在 艇Ｊ台 捉而＇Ｆ 腠金 蠡 Ｉ： － 刚再薄峻制成的，具 即 Ｊ 刚石 诲 涂层 ， 膜 Ｊ 它 但 凡有金 刚十的 ｎ 书 ． ¨时 性 阿制造
Ｔｈｅ Ｅｘ ｅ ｈ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｈｅ Ｃｕ ｔｎｇ Ｐｒ ｅｒｉ ｓｏ ｐ ｒ ｎｅ ｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏｎ ｔ ｔｉ ｏｐ ｔｅ ｆ ＣＶＤ ｌ Ｄｉｍ ｏ ｄ Ｃｏａｅ ｏ ｓ Ｆｉ ｍ ａ ｎ ｔ ｄ Ｔｏ ｌ
Ｙ Ｎ Ｈｕ－ｕ Ｉ Ｄ Ｎ ｈ Ｙ ＮＧ Ｈ ｌｄ ｎ Ｉ ｉｊｎ 。 Ｉ Ｇ Ｚ ｌ ． Ａ ａ－ ｕ ｇ
逊 艟， ０ ５０ ＩＩ ｆ ｌ 削 试验材制斯： １ｌ％ ＝ ０ — ．ＢＩ ． ｊ ２ Ｉ／ ＝ Ｉ 【 ）２ １ ４ ％铸造钳 硅阁椿． １ 槲九颗粘硬喧 Ｈ ５０ ６ ０ 按晶体 Ｖ ５ ￣６ ．
碰艘 Ｈｖ ６一Ｉ０ （ ）４ｈ １Ｉ ８ ；２２ ｏ锵遗 钔硅 嘲棒 １
惫 暌 刚ｆ 昧层刀县为谯硬 质台金ｆ Ｇ ） ６ 箍体上通 Ｙ 过 化学 气 ￣ｉ ｛Ｃ Ｄ） Ｃ ｛一 ｌ ＇Ｅ私【 Ｖ 法∞ 私 层约 ８ １ｐ 厚的 刚 ｌ —２． ｍ
粒 寸≥３ Ｉ 具的 几何 参数： 角 Ｉ一 １ 前
： “ ｍ ‰ ＝ ｏ 艄 ｆ ： ． ６ 】 Ｊ ｏ． ｌ ， ｆ ｔ Ｋ‘ ０ ： 尘 闭弧 径 采用¨ 描 ｌ ｛ ｊ 也镜 － 丝微 镜榆测 媳Ｉ肟 川 的翳 ｛ Ｊ ｌ ｉ 『

CVD金刚石涂层刀具高效铣削天然理石的切削特性实验研究闫广宇;吴玉厚;赵德宏;王贺;陆峰【摘要】为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD 金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验.基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削时间变化特性.研究表明:金刚石涂层刀具切削力明显小于未涂层硬质合金刀具,2种类型刀具的切削力随切削参数的变化特征基本相同;随着切削时间的增加,刀具切削力变化分为4个阶段:初始磨合阶段、稳定阶段、过渡阶段和刀具磨损加剧阶段.金刚石涂层刀具切削磨合期和稳定期持续时间为未涂层刀具的3.5倍,切削力和工件表面粗糙度变化比较平稳;未涂层刀具切削平稳期持续时间很短,切削力增长趋势明显,且在切削力增长后期工件表面粗糙度达到2.5 μm.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)007【总页数】7页(P52-57,62)【关键词】CVD金刚石涂层刀具;天然理石;切削力;表面粗糙度【作者】闫广宇;吴玉厚;赵德宏;王贺;陆峰【作者单位】沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】TG714;TH117.1天然石材因其较高的致密性、耐磨性和化学稳定性被广泛应用于工程和精密机械零部件领域。

由于天然石材属于典型的高硬度和高脆性材料，采用传统金刚石钎焊刀具加工时不能很好地控制石材制品的表面加工质量，致使高档石材的加工需要通过人工磨削工艺来达到石材表面加工精度[1]。

Ｋｅ ｒ ｓ Ｄｉ ｍｏ ｏ ｔ ｇ ； ｍ ｅ ｔ ｄ ｃ ｒ ｉ ｅ Ｓ ｒ ａ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｎｄ ｃ ａ ｉ ｓ Ｃｅ ｎ ｅ ａ ｂ ｄ ； ｕ ｆ ｃ ｒ ｔ ｅ ｔ ｎ ｎ
ｌ 引言 采 用 金 刚 石 涂 层 硬 质 合 金 ， 可 比未 涂 层 硬 质 合 金 使 用 寿 命 提 高 ３ １ 倍 ，从 而 大幅 度 增 加 其 产 品附 加值 。由于 金 ～ ０ 刚 石 与硬 质 合 金 在 热 膨 胀 系数 、 弹 性 模 量 、化 学 及 原 子 结 构 等 性 能 上 有 很 大 差 异 ， 尤 其 是 硬 质 合 金 基 体 中粘 结 相 Ｃ 的 存 在 ，不 仅 降低 了金 刚石 的 晶 核 形 核 率 ，而 Ｈ促 进 了 ｏ ． 在 涂 层 与 基 体 界 面 上 形 成 非金 刚石 的 碳 物 质 ，严 重 影 响 了 金 刚 石 涂 层 的质 量 和 粘 结 强 度 。因 此 ，要 获 得 高 质 量 金 刚 石 涂 层 的硬 质 合 金 产 品却 并 不 容 易 。现 在 大 多数 有 关 金 刚
石 涂 层 硬 质 合 金 的研 究 都 集 中 在 低 ｃ （ 量 小 于 ６ ）的 硬 ｏ 含 ％
金 刚 石 与 硬 质 合 金 在 物 理 和 化 学 等 性 能上 的较 大 差 异 ， 以及 硬 质 合 金 基 体 中 粘 结 相 Ｃ 对 涂 层 与 基 体 界 面上 金 刚 石 薄 ｏ 膜 生 长 的 负 面 影 响 ，是 造 成 金 刚石 涂 层 与 硬质 合 金 基 体 粘 结 性 较 差 的 根 本 原 因 。 通 过 分 析 ＣＤ 刚 石 涂 层 硬 质 合 金 的 过 Ｖ金 程 和 效 果 ，可 知 造 成 金 刚石 涂 层 与硬 质 合 金 基 体 粘 结 性 较 差 的直 接 因 素 有 ：在 涂 层 与 基 体 界 面 上 有孔 隙 形 成 ； 在 涂 层 与 基 体 界 面 上 存 在 非 金 刚 石 物 质 ；较 高 的残 余 应 力 。 首 先 ， 孔 隙 的 形 成 ，是 由于 较 低 的金 刚石 形 核 密 度表 面 生 长 之 前 ，在 涂 层 与 基 体 界 面 上 有 一 个 形 核 过 程 ，形 核 密 度 低 ，将 导致 界面 上 的 孔 隙 增 加 。而 硬 质 合 金 基 体 中 的粘 结 相 ｃ 对 金 刚 石 的形 核 极 为 不 利 。对 含 ｃ 量 为 ｏ ｏ ３ ～ １％ 硬 质 合 金 上 金 刚石 的 形 核 率 进 行 了 研 究 ， 发 现 含 ％ ０的 ｃ 量 ＞％ ， 金 刚石 在 硬 质 合 金 上 的 形 核 率 极 低 。这 导 致 了 ｏ ６时 现 在 多数 的研 究 都集 中在 含 Ｃ 量 小 于 ６ 的 硬 质 合 金 上进 行 。 ｏ ％ 其 次 ，界 面 上 形 成 的 非 金 刚 石 物 ，对 金 刚 石 涂 层 的质 量

２Ｏ 年 第 ４ Ｏ９ 期
强化 Ｔ Ｃ 铸 件 。 用 ＳＳ 艺可制成完 全致密 的或 多孔的 高强化 Ｔ ／ｉ 母材 （ｉ ＞６ｗ ％ 。 Ｍｓ 利 Ｈ工 ｉＴＢ ＴＢ Ｏｔ） 母材 中的 ＴＢ分布 均匀 。制 成 了直 径约 ２ ５．、长 度约 ５２ ￣ 的针状 ＴＢ增 强剂 。通过添 ｉ ￣ｐ ｍ ￣ ０ｍ ｉ 加 ＳＳ法 制得 的母 材 ，可利用 熔模 法制成 原位 Ｔ Ｂ强化钛 基质 复合 材料 。在 熔化过 程 中，母 Ｈ ｉ
有 非常 可靠 的重复性 和质量 。 约翰一 克瑞 恩是全 世界最大 的密封 产品厂 家 ， 它测试 了这种 Ｕ Ｃ ＮＤ 强 化的密封件 ，证 明这 种产 品有 很小 的摩 擦力 。 （ 英惠 杨 摘译）
日本核研 究开发机构生产超高温 反应器用 ＺＣ包覆材料 ｒ
日本核 研究 开发机构成 功 生产出用 于高效发 电及热 化学制 氢等 的超 高温 反应器 （Ｈ Ｒ ＶＴ） 中包 覆燃料颗粒 用的 Ｚ Ｃ 覆材 料。 ｒ包 之前 一直使用 的是 ＳＣ包覆材 料 。 使用熔 点高达 ３２ ｉ 若 ４０ ℃的 ＺＣ ｒ ，则 比使用 ＳＣ的输 出功率 高，并 可减小堆 芯，还 可使制造 成本下 降 ２％￣０ 。 ｉ ０－ ％ ３ 以前 曾试 图用 ＺＣ代 替 ＳＣ作为 Ｖ Ｔ ｒ ｉ Ｈ Ｒ用三 层包覆燃料 颗粒 的包覆材 料 。 是， 但 虽然 ＺＣ ｒ
４
母材制 造成本 实际上 是微不足道 的 。 （ 英惠 摘译） 杨
可 以改善泵 密 封性 的超 纳 米 金 刚石 晶涂层
美 国阿贡 国家 实验 室开发 出一种 机械 泵密 封 圈 。这 种密 封 圈表面 涂有 纳米 晶金 刚石薄 膜 ，因而提 高 了泵 的可靠性和 耐用性 。薄膜 由直径 ２ ５ｍ的金刚石 晶组成 。 ￣ｎ 超纳米 晶金刚石 （Ｎ Ｄ ＵＣ ）可 以在 多种 表面上沉 积成纳 米厚度 的薄膜 。这是一 种非常硬 的 涂 层，摩擦 系数非常 小 。它可用 于各种 需要低 摩擦系数 的运动 零件上 的涂层 ，无需勤 更换 。 先进金 刚石工 艺公 司是阿 贡的一个 下属 公司 ， 开发 出了大规模 生产 Ｕ Ｃ ＮＤ密封件 的工 艺，

第２ ８卷 第 ５期
２ １年 １ ０ ０ ０月
龙
岩
学
院
学
报
Ｖ０． ８ Ｎｏ５ １ ． ２ Ｏｃｏ ｅ ０ ０ ｔ ｂ ｒ２ １
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｌ ＧＹＡＮ Ｉ Ｃ Ｄ金刚石薄膜涂层拉拔模 的制备 与应用研究 Ｖ
唐庆顺 ， 姚建盛 ， 煌生 ， 谢 卢建湘
热 导率 、 低摩 擦 系数 、 低热膨 胀 系数 和高化 学 稳定 性等 优异性 能［ 可 以成 为金属拉 拔模具 的材 料 。 ， 圳。
随着 我 国国民经济 的高速发 展 。 电线 电缆加 工 行业对 各类金属线 材的需求 十分 巨大 。 全 国持牌 如 的电线 电缆企业 达 ３０ ０ ０多家 ， 每年 消耗 的铜 、 铝材 数 以百万 吨计 ， 电焊条 、 钢缆 等线 材 的需求 也 十分
巨大 。 这些企业 必备 的拉 丝工序每年要 消耗大量 的
金属拉丝要 求拉丝模 的模孔表 面具有 较高 的硬度 ，
以保证金 属丝的尺 寸精度和 表面粗糙 度 ， 提高拉 并 丝模 的工作 寿命 。 金刚石涂层 拉拨模具则 以其优异
拉拔 模具 。 因此 ， 拔模 是 电线 电缆行 业 生产 线材 拉 的重 要工 具 ， 它是 实现正 常 的连续 拉伸 。 证拉 拔 保 制 品质量 的关键 。在 传统拉 拔行业 中 。 质合金模 硬 具 以其价格 低廉而得 到广泛应用 。 由于硬质合金 但 的粘 结相 Ｃ ｏ比硬质 相 ＷＣ的硬度低 而 先行 磨 损 。 致 使硬质 相剥落 ； 另外硬 质合金 中的 ＷＣ颗粒棱 角 尖锐也易 引起 快速磨损 ， 这些 因素导致 了拉拔 模耐 磨 性下 降 ， 使用 寿命 短等 缺 陷 ， 约 了劳动 生产 率 制 的进一 步提 高及 生产 成本 的 降低 ； 同时 ， 为 战略 作 物 质 的钨 资源 的不断 减少 以及 硬质 合金 和铜 价 格 的不 断上升 。 得提 高拉 拔模 具寿命 、 使 改善 产 品质 量、 节约钨和铜 资源成 为铜管拉 拔模具 急需解决 的

刀具涂层的分类刀具“铠装”，即刀具涂层。

刀具的涂层可以分为以下几种：(1)氮化钛涂层(TiN)TiN是一种通用型PVD涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。

该涂层用于高速钢切削刀具或成形工具可获得很不错的加工效果。

(2)氮碳化钛涂层(TiCN)TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。

(3)氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。

主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。

根据涂层中所含铝和钛的比例不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的表面硬度，因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。

(4)氮化铬涂层(CrN)CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。

涂覆了这种几乎无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。

(5)金刚石涂层(Diamond)CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层(注意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会产生大量切削热，并导致发生化学反应，使涂层与刀具之间的粘附层遭到破坏)。

适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同，分别有其特定的使用场合。

此外，还可以采用多层涂层，此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层，可以进一步提高刀具的使用寿命。

顺易为生产的不粘涂料，也可以用于刀具上，而且还具体不同的特性，点击这里对：不粘涂料，进行了解，同时我们还有研发其它各种涂料，分别有机硅不粘涂料、PES油性不粘涂料及水性氟碳涂料，已经获得国家注册专利的认证通过。

产品具有优质的不粘性，耐温性，耐腐蚀等性能，绿色环保无毒的新材料配方，率先通过了美国药物食物安全认证的FDA；欧盟ROHS,REACH；德国LFGB等各项标准>>>相关推荐：。

三 菱综 合材料 发 售 “ 硬 脆 材 料 加 工用 钻 头＂ 金 刚石 涂 层 系列
Ｄ Ｃ—Ｂ Ｓ Ｓ作为烧 结 陶瓷 以及 石英 玻 璃 等 硬 脆 材料 的孔 加 工 钻 头 、 广 受好 评 。为 了 回应 广 大 客 户 希 望 对 Ｄ Ｃ—Ｂ Ｓ Ｓ标准 化 的要 求 ， Ｄ Ｃ—Ｂ Ｓ Ｓ将 作 为标 准库存 品进 行 发售 。
削 的温 度导致 。
参 考 文献 ：
［ １ ］ 刘东 ． 陈五一． 金 刚石刀具精 车硅铝合金 的正交试 验研究［ Ｊ ］ ．
新技术新工艺 ， ２ ０ ０ ５ （ ７ ） ； ２ ７ － ２ ８ ．
以实验 的数据 结合 文 献 ［ ３ 、 ７ 、 ９ ］ 的现 象 与 分 析 ，
［ ７ ３ 冯吉福 。 李立惟 ． 林峰． Ｐ Ｄ Ｃ刀具切 削硅铝合金的有 限元模拟分
析［ Ｊ ］ ． 超 硬材料工程 ． ２ ０ １ ２ 。２ ４ （ ３ ） ｔ １ ０ ＂ １ ５ ． ［ ８ ］ 王世洪． 铝及铝合 金热处理［ Ｍ］ ． 北 京ｔ 机械 工业 出版社 ， １ ９ ８ ６ ：
在 刀具 后角 比较小 的情 况下 【 ７ 】 ， 刀 具后 刀 面处机
工件 表 面 的粗 糙 度 有 密 切 关 系 。在 实 验 的 ５ ０ ０ ℃ 的 温度 范 围 内 ， 温 度越 高则 已加工 工件 的表 面 粗糙度 越 小 。Ｐ Ｄ Ｃ 刀具切 削硅 铝合 金 的 表 面粗 糙 度 与刀 具 的 角度 ， 尤 其是 刀 具后 角 有 关 ， 使 用 小 的 刀具 后 角 有 利
糙度。
从而 增加 了刀具 后 刀面上 的发 热量 ， 提高 了刀 具后 刀 面 的切 削第三 变形 区的温 度 ， 从 而也 提高 了 已加工 工

金刚石涂层基体间结合力的测定李建国;胡文军【摘要】结合力是制约金刚石涂层工具大规模应用的关键因素之一.针对热丝化学气相沉积制备的金刚石薄膜的膜基结合力进行划痕实验,运用划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力.评定结果表明:单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷,声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信.%The adhesion between diamond film and substrate is one of the key factors limiting the diamond coating tools to be applied in a large scale. The diamond films were deposited by hot filament chemical vapor deposition on silicon substrate. The scratch tracks made with a micro - scratch tester (MST) were characterized with an optical microscope. The adhesion at the interface of the diamond films and the substrate were then evaluated by calculating the acoustic emission and frictional force data obtained with the MST, and the optical images micrographs of the scratches. The results show that neither acoustic emission spectra nor friction force curve can exclusively determine the adhesion strength; the critical load and the interfacial adhesion can only be precisely evaluated by combining the acoustic emission spectra, the friction force curve and the scratch truck morphologies.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2012(038)002【总页数】4页(P13-16)【关键词】金刚石涂层;结合强度;划痕试验;临界载荷;评定【作者】李建国;胡文军【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TB874;O642.20 引言金刚石涂层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、高化学稳定性等一系列与金刚石膜相似的优异性能，因此在很多领域得到了应用。

导电金刚石涂层
金刚石 以其高硬度 、 低摩擦和 生物适应性而著称 ， 但并不 以其导 电能力为特色——因为天然金刚石 是 良好 的绝缘体 。如今 ， 美国先进 金刚石技术公司（ Ｄ ）Ｉ Ａ Ｔ ￣用其称为 Ｊ
加工表面光 洁度 、 切屑控制能力和 刀具寿命。据称 ， Ｒ ２０ 涂层加 用 Ｘ ００ 工铸钢时 ， 与其他铰削涂层牌号相 比， 刀具寿命可提高 ２ 倍。Ｒ ２ ０ Ｘ ００
厚度很薄 的导电金 刚石涂层 ， 它不 仅可以减小摩擦系数 ， 还能减少与 静电累积相关的问题。 ” 为 了使 金刚石导电 ， Ｄ 公司 ＡＴ 在金刚石的生长过程中加入硼作为
一
具 的振动 ， 系统已 申报专利 （ 该 待
批） 。这 种加 长刀 柄采 用 Ｃ Ｔ Ｂ 、 Ａ 、Ｔ
Ｈ Ｋ和 Ｒ ｇ～ ｉ Ｃ Ｐ Ｏ锥度 的接 Ｓ ｅｏ Ｆｘ Ａ Ｔ
可 导 电涂层 比绝缘 陶瓷 涂层 更有优 势 层具有很低的摩擦系数 ， 防止产 在Ｅ Ｒ刀柄和 ｐｗ ｇ ｐ ｏ Ｒ ｒ 刀柄两种产 ｉ 生积屑瘤 ， 改善排屑性能。与微米 品线 中供货 。Ｘ 刀柄的特点是采 的场合。他说 ，在任何静电累积可 “ Ｌ
这 用 了该公 司新 开发的微摩擦阻 尼 能会降低陶瓷涂层性能或引起危险 晶粒硬质合金基体配合使用时 ， ２ 涂层可提供更好的 （ Ｆ ） 的场合 ， 都可以考虑使用表面光滑 、 种超薄（ ｍ） Ｍ Ｄ 系统 ， 可有 效减小刀柄和刀
口型 式 ， 度 规 格 增 量 为 ２ 寸 长 英
（０８ ｍ） 最 大 长度可 达 ｌ 英 寸 ５． ｍ ， ４ （５ ． ｍ） ３５ ｍ 。产品版本为该公司刀 ６ 柄 的 Ｅ ６Ｅ ２ Ｐ １ 、 Ｇ ５ Ｒ １ 、 Ｒ ３ 、Ｇ ０ Ｐ １ 和

超合金供气体涡轮发动机之用。 由于加工负载降低 了 ５％以上 ，结果工具磨损大为降低也减少 了工具过早报废 。为了 ０ 提高焊接效率，这项混合技术还曾运用于其他高温材料 （ 英 惠 摘 译） 杨
用纳 米 晶金 刚石涂层涂覆 电子器件用硅 片
美国良友公司可提供 由先进金刚石工艺公司 （ Ｄ ） Ａ Ｔ 制造的带纳米 晶金刚石涂层 的电子 级硅片 。涂层使用的是 Ａ Ｔ公司的独特的超纳米晶金刚石 （ Ｎ Ｄ） Ｄ Ｕ Ｃ 。 Ｕ Ｃ 是一类金刚石材料，它们拥有与天然金刚石的硬度相当的硬度 以及其他优 良品 Ｎ Ｄ 质 ，而且其镜面般光滑表面可使表面特性达到非常好的地步 。对 Ｕ Ｃ 薄膜的力学特性及 Ｎ Ｄ
维普资讯
２０ 年 弟 ４ ０７ 期
用交变磁场进行纳米颗粒脱胶
德 国方和菲研究所报道 ， 使用高频交变磁场可对各种粘合剂实现粘接或脱胶 。 在粘合剂 中含有二氧化硅纳米颗粒，其中嵌有氧化铁纳米颗粒。 粘合剂中含有 Ｍａ ｉ ａ ｇ ｌ 填料， Ｓｉ ｃ 这是一种含有超顺磁颗粒粉末的纳米结构材料 。 将粘合 剂置于高频交变磁场中时， 这些颗粒会振动而将粘合剂加热， 从而使粘合剂中的一两个组件 在几秒钟 内粘合变硬 。 粘合件还可利用另一高频磁场进行脱胶 。 这个磁场 的频率与硬化时的 相同， 但磁场强度更高 。 用这一方法的条件是：要进行连接 的元件中，至少有一个是不能 伎 导 电的 。 ‘ （ 杨英惠 摘译）
维普资讯
现代材料动 态
电学
（ 杨英惠 摘译）
用热 固塑料 复合材料制成 的帆布艇
ｒ
重量轻、成本低、耐碰撞
美国密里根公司用热固塑料工艺制成 的帆布艇重量轻、成本低、更耐磕碰 ， 该工艺被称 为模压制造工艺 （ Ｔ 。 ＭＦ ） Ⅻ盯 是 由 Ｐ Ｒ Ｕ Ｅ专利发展而来，后者可制造 出设计巧妙的聚丙烯纱线 ，在强化细芯外 面带有低熔 点聚合物以适应复合工艺。Ⅻ盯 是可完全回收的且 比玻璃填料复合材料更安全 操作的工艺。 用这种工艺制成 的材料 比芳族聚酰胺在同等重量和强度条件下 ，其抗撞强度高 出 ６ 倍。 它 比高密度聚丙烯轻 ４ ％，而与其有同等的耐撞性和刚性。 ０ （ 杨英惠 摘译）

电镀金刚石工艺流程电镀金刚石是将金刚石颗粒镀覆在工具表面，以提高工具的耐磨性、耐热性和切削性能。

下面是电镀金刚石的工艺流程。

第一步：材料准备首先，需要准备金刚石颗粒和电镀工具。

金刚石颗粒根据要求的粒度进行筛选和清洗，以确保颗粒的质量和纯度。

电镀工具可以是各种形状和材料的工具，如锯片、钻头、磨头等。

第二步：基材处理接下来，需要将待镀工具的表面进行预处理。

通常，首先将基材进行清洗，以去除表面的油污和杂质。

然后，采用机械处理或化学处理的方法，将表面进行粗化或涂覆一层合适的金属。

第三步：填充金刚石颗粒将经过处理的金刚石颗粒与电镀液混合，并进行搅拌，以确保颗粒均匀分布于液体中。

然后，将混合物涂覆在基材的表面上。

可以使用刷子、滚涂或喷涂的方式进行涂层的形成。

第四步：电镀过程将装有填充金刚石颗粒的基材放置在电镀槽中，并连接为阳极。

在槽中加入电镀液，并连接为阴极。

然后，通过施加电流，使金刚石颗粒在基材表面上沉积形成镀层。

电流的大小和时间的长短根据需要进行调整。

第五步：烘干和收光在电镀完成后，需要将镀层的基材进行烘干。

可以采用烤箱、烘干室等设备进行加热，以确保涂层的完全干燥。

然后，对镀层进行收光处理，以提高表面的光洁度和光亮度。

第六步：研磨和改善精度在进行研磨之前，需要对镀层进行质量检验，以确保镀层的厚度和质量符合要求。

然后，使用专门的磨削工具和磨料对镀层进行研磨。

研磨的目的是改善镀层的平整度和表面的精度。

第七步：涂层保护最后，需要对金刚石镀层进行保护。

可以采用电化学沉积、化学沉积或物理沉积等方法，为镀层表面涂覆一层保护剂。

保护剂可以提高金刚石镀层的耐腐蚀性能和使用寿命。

总结起来，电镀金刚石的工艺流程包括材料准备、基材处理、填充金刚石颗粒、电镀过程、烘干和收光、研磨和改善精度、涂层保护。

通过这个工艺流程，可以在工具表面形成一层均匀、致密的金刚石涂层，从而提高工具的耐磨性和切削性能。

在实际应用中，可以根据不同的需要对工艺流程进行适当的调整和改进。

维普资讯 http://www.cqvip.com 莉沼　一～　………………　表１ＣＶＤ　与差竺皇刚　圭荸物　苎１１ｉ　硼处理，使硬质合金表层形成钴与硼　

能　里ｌＪ互～ＣＶＤ拿刚石薄熙　的稳定化合物，达到消除硬质合金表　

硬度／（ＧＰａ）　１００　７０～１００　面存在的钴对金刚石涂层过程的不利　模　，　（ＧＰ　）　２。０　０５０　影响

，提高金刚石涂层的附着力的目　

庠ｊ｛；；糸致０．０８～０　１　线膨胀系数３００Ｋ　１．０×１０一。／ｋ　１．０×１０一。／ｋ　的　。　

热导率／（Ｗ／ｃｍ．Ｋ）　２０　１０～２０　⑨等离子体刻蚀也是一种常用的　电阻率／（Ｑ．ｃｍ）　１０　ｅ　＞１０１２　硬质合金表面预处理方法。等离子体　电　５．５　５ｌ曼　．＿．．　具有很强的反应活性。Ｃ　０＋Ｈ　、　Ｈ￣Ｏ＋Ｈ　等混合气体的等离子体都能　对钴形成有效的刻蚀，去除硬质合金　金刚石涂层工具的制备　物理和化学性质，显著改善金刚石涂　表层的钴［６］。等离子体还能使硬质合　

自２Ｏ世纪８０年代起，人们在金　层对硬质合金基体间的附着力。多年　金表层的ＷＣ相还原为Ｗ，后者在金　

刚石薄膜制备技术方面进行了多方面　来，人们研究了许多种硬质合金的表　刚石涂层沉积过程中又会被碳化成　

的探索，开发出了多种金刚石薄膜沉　面预处理方法，如机械研磨、化学脱　ＷＣ相，从而增大金刚石涂层与硬质　

积方法。目前，已成功开发出的金刚　钴、等离子体刻蚀、施加中间过渡层、　合金基体的有效接触面积，提高金刚　

石膜的主要制备方法有热丝Ｃ　Ｖ　Ｄ　准分子激光辐照去钴、化学反应替代　石涂层的附着力。　（ＨＦＣＶＤ）法、微波等离子体ＣＶＤ　法和热处理蒸发去钴方法等。在实践　金刚石涂层的微观结构对涂层工　

（Ｍ　ＰＣＶ　Ｄ）法、直流等离子体喷射　中，可选用其中的一种或联合使用多　具的使用性能也有一定的影响［７］。晶　

（ＤＣ　Ａ　ｒｃ　Ｐｌａｓｍａ　Ｊｅｔ）ＣＶＤ法和火　种方法对硬质合金进行表面预处理。　粒发育良好的（１　１　１）方向织构为主　

Ｚ ａ ｇ Ｚｈｍｉｇ ｈ ｎ ｉ ｎ
Ｓ ｅ ｓ ｅ ｇ ｈ ｎ Ｈｅ ｈ ｎ
Ｇｕ ｎ ｓ ｏ ｏ Ｓｏ ｇ ｈ ｕ
（ ． ｃｏ ｌｆＭｅｈ ｎｃｌ ｎ ｉ ｅｉ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏＴ ｎ ｎｖｒｔ ，ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０， ｈｎ ） １ Ｓｈ ｏ ｏ ｃａ ｉ ｇｎ ｒ ｇ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｓｙ Ｓ ａｇ ａ ０ ４ Ｃ ｉａ ａＥ ｅ ｎ ａ ｅｉ ２ （ ． ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏＹ ｕＤ ａ ｏ ｄＣ ａｉ ｏ ， ｔ ，ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ Ｃ ｉａ ２ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｏ ｉｍ ｎ ｏ ｔ ｇ Ｃ ． Ｌｄ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈｎ ） Ｊ ｎ
Ａ ｓ ａｔ Ｃ ｅ ｉ ｌ ａ ｏ ｅ ｏｉｏ Ｃ Ｄ）ｄａ ｏ ｄｆｍ ｉ ｒｇｒｅ ｓａ ｘｅｌ ｔ ｏｔ ｇｍ ｔ ｉ ａ ｃｎ ｂｔ ｃ ｒ ｈ ｍ ｃ ｐｒ ｐ ｓｉ ａｖ ｄ ｔ ｎ（ Ｖ ｉ ｎ ｌ ａｄｄａ ｎｅｃｌ ｎ ａ ｎ ａｅ ａ ｔ ｔ ａ ｍ ｉ ｓｅ ｅ ｃ ｉ ｒ ｌｈ
Ｃ Ｄ 金 刚 石 薄 膜 涂 层 整 体 式 刀 具 的 制 备 与 应 用 Ｖ
沈 彬 ’ 孙 方宏 张志 明 沈荷 生 郭松 寿
（ ． 海 交 通 大 学 机 械 与 动 力 工 程 学 院 ， 海 ２０ ４ ） １上 上 ０ ２０ （ ． 海 交 友 钻 石 涂 层 有 限 公 司 ， 海 ２ ０４ ） ２上 上 ０ ２ ０
为工件 材料 对 比考察 了金 刚石 薄膜 涂层铣 刀和 未涂层硬 质 合金 铣 刀的切 削性 能。 铣 削 实验 结 果显 示 ， 在 硬 质合金 整 体 式铣 刀表 面沉积 一层 Ｃ Ｄ金 刚石 薄膜 能 够 大 幅提 高铣 刀 的耐 磨 性 ， 而提 高硬 质 铣 刀 的 Ｖ 从