直流电化学两步处理精磨硬质合金表面对CVD金刚石涂层的影响

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。

超硬材料涂层1.金刚石、类金刚石（DLC）涂层金刚石涂层是新型刀具涂层材料之一。

它利用低压化学气相沉积技术在硬质合金基体上生长出一层由多晶构成的金刚石膜，用其加工硅铝合金和铜合金等有色金属、玻璃纤维等工程材料及硬质合金等材料，刀具寿命是一般硬质合金刀具的50～100倍。

金刚石涂层采纳了很多金刚石合成技术，最一般的是热丝法、微波等离子法和DC等离子喷射法。

通过改进涂层方法和涂层的粘结，已生产出金刚石涂层刀具，并在工业上得到了应用。

近年来，美国、日本和瑞典等国家都已相继推出了金刚石涂层的丝锥、铰刀、铣刀以及用于加工印刷线路板上的小孔金刚石涂层硬质合金钻头及各种可转位刀片，如瑞典Sandvik公司的CD1810和美国Kennametal公司的KCD25等牌号产品。

美国Turchan公司开发的一种激光等离子体沉积金刚石的新工艺，用此法沉积金刚石，由于等离子场包围整个刀具，刀具上的涂层均匀，其沉积速度比常规CVD法快1000倍。

此法所成的金刚石涂层与基体之间产生真正的冶金结合，涂层强度高，可防止涂层脱落、龟裂和裂纹等缺陷。

CemeCon公司具有特色的CVD金刚石涂层技术，2000年建立生产线，使金刚石涂层技术达到工业化生产水平，其技术含量高，可以批量生产金刚石涂层。

类金刚石涂层在对某些材料（Al、Ti及其复合材料）的机械加工方面具有明显优势。

通过低压气相沉积的类金刚石涂层，其微观结构与天然金刚石相比仍有较大差异。

九十时代，常采纳激活氢存在下的低压气相沉积DLC，涂层中含有大量氢。

含氢过多将降低涂层的结合力和硬度，增大内应力。

DLC中的氢在较高的温度下会渐渐释放出来，引起涂层工作不稳定。

不含氢的DLC硬度比含氢的DLC高，具有组织均匀、可大面积沉积、成本低、表面平整等优点，已成为近年来DLC涂层讨论的热点。

美国科学家A.A.Voevodin提出沉积超硬DLC涂层的结构设计为Ti—TiC—DLC梯度变化涂层，使硬度由较软的钢基体渐渐提高到表层超硬的DLC涂层。

浅谈如何提高直流电机换向器表面质量摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，直流电机通常都采用的是永磁直流电动机，而换向器是直流电动机最关键的部件，换向器表面的加工质量直接影响电动机的整体质量，尤其是对电动机的噪音影响非常大。

下面就换向器表面质量对电机质量的影响以及如何提高换向器表面加工质量进行分析。

关键词：换向器表面粗糙度；跳动量；金刚石刀具俗话说“工欲善其事必先利其器”，经验告诉我们，换向器表面质量在加工过程中，除了机床因素外还取决于刀具材料、几何参数以及切削用量等选择的合理与否。

我厂采用0616.HG28或HG32等普通车床进行精加工，采用刀片型号是A315Z，牌号是YG8，刀杆采用了45号冷拉方钢，用点焊机焊接，经粗磨、半精磨、精磨而成。

这把精车刀其加工对象主要是紫铜(TZY)，并且有一部分非金属，所以我们采用了大的前角和较大的刃倾角，大大提高了工作时的前角，使刀刃锋利，并控制了流出的切屑，不使它碰着已加工的表面，刀尖留有过渡刃f，从而大大提高了换向器表面质量。

1 直流微电机行业的现状直流微电机生产企业面临着艰难的处境，市场竞争愈发残酷，产品价格急降而材料费、人工费持续上升。

如何保证产品的质量而又能有效地降低成本，是决定企业生存空间的重要途径。

在直流微电机中，换向器和电刷的工作状态对电机性能稳定性和使用寿命起着决定性的影响。

因而，高性能的复合材料换向器一经面世即得以迅速推广应用，成为微电机不二的选择。

然而在直流微电机各种零部件中，复合材料换向器的成本最高，占整个电机材料费用的25%以上。

因此，在满足使用要求的前提下，降低换向器的成本，对生产企业的生存和发展有着极其重要的意义。

2 加工换向器刀具的选择2.1 刀具材质的选择在换向器车削中，刀具的旋转非常重要。

一般厂家为了节约生产成本，采用硬质合金刀具加工，车削完后再用砂纸抛光，这种加工方法存在以下缺点：①换向器片之间易产生“驼背”现象；②换向器槽内易产生毛刺和铜沫；③用砂纸抛光过程中易留下脱落的磨粒和杂物，表面粗糙度达不到要求，且易产生火花。

用直流等离子CVD法制作的DLC膜的特性
河田一喜;张敏
【期刊名称】《国外金属加工》
【年(卷),期】1996(000)002
【摘要】用直流等离子ＣＶＤ法在硬质合金表面上涂覆ＤＬＣ膜（类金刚石碳膜）并进行了喇曼分光分析，研究了组织，硬度，附着性和磨损性。

ＤＬＣ膜显示了比用ＰＶＤ法得到了ＴｉＮ膜硬度更高，耐磨性更优良的特点。

【总页数】6页(P52-57)
【作者】河田一喜;张敏
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.45
【相关文献】
1.直流弧放电等离子体喷流CVD法高速合成金刚石薄膜的研究 [J], 林书铨;刘海
军
2.直流辉光等离子体辅助热丝CVD法沉积金刚石薄膜 [J], 赵庆勋;韩佳宁;文钦若;辛红丽;杨景发
3.采用金刚石阴极的直流等离子体CVD法合成金刚石薄膜 [J], 松一
4.直流辉光等离子体助进热丝CVD法沉积金刚石薄膜 [J], 韩佳宁;赵庆勋;文钦若;辛红丽
5.直流等离子CVD法合成金刚石体系中的等离子诊断 [J], 陈仑;郑周
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金刚石薄膜研究及在制造业中的应用金刚石薄膜是一种高科技材料，具有优异的机械、光学、电子性能，被广泛应用于各个领域。

随着科技的不断进步，金刚石薄膜研究也不断深入，其在制造业中的应用也更加广泛。

一、金刚石薄膜的制备技术金刚石薄膜的制备技术主要包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种方法。

CVD法是指将金刚石前体气体在热力学平衡条件下分解，沉积在衬底上形成金刚石薄膜。

该方法具有制备工艺简单、成本低等优点，但对设备和前体气体纯度要求较高，且易产生晶面取向不均匀等问题。

PVD法主要是利用离子束或者真空电镀等方法将金刚石材料沉积在衬底上。

该方法具有沉积速率快、晶面取向良好等优点，但缺点是设备复杂、制备周期长等。

二、金刚石薄膜在制造业中的应用1. 硬质合金刀具金刚石薄膜不仅硬度高，而且有优异的耐磨性能，使得其在制造业中的应用非常广泛，最为常见的应用就是硬质合金刀具。

生产硬质合金刀具的工艺主要包括两部分，即刀具材料的制备和刀具的制造加工。

其中，金刚石薄膜主要用于刀片的磨削和切削加工。

通过金刚石薄膜的应用，能够大幅提升硬质合金刀具的切削效率和耐磨性能。

2. IC制造IC制造是目前普遍应用金刚石薄膜的领域之一。

在IC生产过程中，金刚石薄膜可用作金属线路的保护层和刻蚀标记层，能够大幅提升IC制造的效率和稳定性。

为了提高IC器件的可靠性和生产效率，人们通过金刚石薄膜的应用，使IC器件的寿命更长，效率更高，品质更稳定。

3. 机械密封件机械密封件是金刚石薄膜在制造业中的另一个应用领域。

在高压、高温和强腐蚀环境下，金刚石薄膜的耐磨性、耐腐蚀性和高压强度能力非常优异，使得其广泛应用于机械密封件的制造过程中。

通过金刚石薄膜的应用，能够大幅提高机械密封件在高强度、高温度和腐蚀环境下的使用寿命和性能稳定性。

三、金刚石薄膜在未来的发展与应用随着人们对金刚石薄膜的研究不断深入，其未来的应用领域也会越来越广泛。

目前，有关金刚石薄膜材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 提高金刚石薄膜的厚度和质量目前，金刚石薄膜的厚度仍然比较薄，只有几纳米，受到厚度限制的应用场景也较为有限。

PVD与CVD涂层工艺比较
沉积温度涂层厚度涂层表面状态
500℃或更2～5μm,
低，涂层较薄涂层为压
物沉积温度低，刃口锋应力，有刀具变型利。

利于抑制
理不，裂缝的扩气基体的硬度展；刃口相强度不降低可不作钝沉。

处理；表积面致密，
粗糙度低。

1000℃，5～20μm涂层为拉化
沉积温度或更厚，应力，易
高，基体适合于开生成裂学
的硬度、发多层厚缝；刃口气
强度降低膜涂层，必须作钝相
，需开发高耐磨性。

化处理；沉
专门的基表面较粗积
体用于涂层糙。

主要涂层
涂层
对环境
结合主要应用领域材料影响
强度
TiN 低无污染 1. 高速钢通用刀TiCN 具：钻头、丝锥TiA1N 、立铣刀。

A12o3 2. 高速钢精密复A1CrN 杂刀具：拉刀、MoS 齿轮刀具。

2
3. 整体硬质合金WC/C
等。

刀具。

4. 可转位螺纹刀
片、切断、切槽
刀片。

TiN 高排出的 1. 硬质合金可转TiC 废气对为刀片：车刀片TiCN 环境、铣刀片等。

A12o3 有污染 2. 金刚石涂层。

ZrO2 。

金刚石等。

CVD金刚石化学机械抛光工艺研究苑泽伟;金洙吉;李强;杜海洋【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2016(0)1【摘要】本文提出采用化学机械抛光的新工艺实现传统方法无法达到的超光滑、低损伤的表面抛光。

本文在对金刚石氧化的化学热动力学研究基础上,配制了以高铁酸钾为主要氧化剂的化学机械抛光液,指出加快化学机械抛光过程金刚石氧化的工艺措施。

研制了用于CVD金刚石化学机械抛光的可加热抛光头和摩擦力测量装置,着重研究了CVD金刚石的化学机械抛光工艺。

试验得到最佳的抛光工艺参数:抛光压力为266.7 k Pa,抛光盘转速为70 r/min,抛光头转速为23 r/min,抛光温度为50℃。

化学机械抛光的摩擦系数在0.060~0.065范围内变化,为混合润滑状态。

【总页数】7页(P73-79)【关键词】CVD金刚石;化学机械抛光;工艺;高铁酸钾【作者】苑泽伟;金洙吉;李强;杜海洋【作者单位】沈阳工业大学;大连理工大学教育部精密与非传统加工教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ163【相关文献】1.拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜抛光工艺研究 [J], 周思浩;相炳坤;王仕杰;苏文玉;孟兆升;王轶群2.CVD纳米金刚石@碳化硅复合粉末导热填料制备工艺研究 [J], 关春龙;秦越;易剑;虞锦洪;江南3.CVD金刚石微铣刀的复合加工工艺研究 [J], 马兰州;赵国龙;李亮;何宁;王茂4.金刚石粉体表面CVD法镀钨的工艺研究 [J], 王元元;马捷;李辉;魏建忠;黄新壮5.合成CVD金刚石涂层用硬质合金基体预处理工艺优化研究 [J], 许晨阳;解亚娟;邓福铭;陈立;雷青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

金属切削中刀具表面涂层对切削性能的影响分析刀具表面涂层在金属切削加工中起着关键作用。

它们可以改善刀具的耐磨性、减少摩擦和热量积聚，提高刀具寿命和切削效率。

本文将对金属切削中刀具表面涂层对切削性能的影响进行详细分析。

首先，刀具表面涂层可以提高切削性能的耐磨性。

金属材料在切削过程中容易受到磨损，降低刀具的寿命。

表面涂层可以形成硬度高、耐磨性强的保护层，有效防止刀具与工件之间直接接触，减少磨损。

常用的涂层材料包括钛碳化物（TiC）、氧化铝（Al2O3）等。

这些涂层通过提供额外的保护层，减少切削过程中的摩擦和热量积聚，从而延长刀具的使用寿命。

其次，刀具表面涂层可以降低切削过程中的表面粗糙度。

在金属切削中，切削力会导致工件表面产生振动和变形，从而影响加工表面的精度和质量。

切削过程中的微观表面层间的化学反应和机械作用会形成不均匀的表面。

刀具表面涂层可以填充和平整切削痕迹，减少加工表面的不平整度。

涂层的平整性和均匀性能够减少切削过程中的振动，从而提高加工表面的精度和质量。

此外，刀具表面涂层对切削性能的影响还体现在表面润滑和冷却效果上。

切削过程中，高温和摩擦会使刀具和工件产生热量，导致切削边缘损坏和加工表面质量下降。

刀具表面涂层可以提供良好的润滑和散热效果，有效降低切削时的温度和摩擦系数。

涂层材料的选择和涂层技术的应用可以提高切削性能的冷却效果，减少热量积聚，从而保护刀具边缘，提高加工表面的质量。

最后，刀具表面涂层对切削性能的影响还与切削材料的选择和工艺参数的设置密切相关。

不同的工件材料和切削条件对涂层性能的要求不同。

例如，对于硬质合金刀具而言，涂层应具有较高的硬度和耐磨性；对于高速切削而言，涂层应具有良好的高温稳定性和导热性能。

因此，在选择刀具表面涂层时，需要根据具体的切削任务和工艺要求进行评估和选择。

综上所述，刀具表面涂层对金属切削中的切削性能影响显著。

它们可以提高刀具的耐磨性、降低表面粗糙度、改善润滑和冷却效果。