金刚石涂层
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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。
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]。
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。
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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。