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金刚石刀具制造方法

今朝金刚石的首要加工办法有下列四种:薄膜涂层刀具、厚膜金刚石焊接刀具、金刚石烧结体刀具和单晶金刚石刀具。

1、薄膜涂层刀具

(1)薄膜涂层刀具是在刚性及高温个性好的全体材料上经过化学气相堆积法(CVD)堆积金刚石薄膜制成的刀具。由于SiN4系陶瓷、WC+Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系与金刚石凑近,制膜时造成的热应力小,是以可做为刀体的基体材料。WC+Co系硬质合金中,粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间造成石墨而升高附着强度,在堆积前需施行预解决以消除Co的影响(寻常经过酸腐化去Co)。

(2)化学气相堆积法是采纳肯定的办法把含有C源的气体激活,在极低的气体压强下,使碳原子在肯定地区堆积下来,碳原子在凝集、堆积历程中造成金刚石相。今朝用于堆积金刚石的CVD法首要囊括:微波、热灯丝、直流电弧喷发法等。

(3)金刚石薄膜的益处是可运用于各类多少形态繁杂的刀具,如带有切屑的刀片、端铣刀、铰刀及钻头;也许用来切削很多非金属材料,切削时切削力小、变形小、处事稳定、磨损慢、工件不易变形,合用于工件材质好、公役小的精加工。首要毛病是金刚石薄膜与基体的粘接力较差,金刚石薄膜刀具不具备重磨性。

2、厚膜金刚石焊接刀具

(1)金刚石厚膜焊接刀具的制做历程寻常囊括:大面积的金刚石膜的制备;将金刚石膜切成刀具须要的形态尺寸;金刚石厚膜与刀具基体材料的焊接;金刚石厚膜刀具切削刃的研磨与抛光。

(2)罕用的制备金刚石厚膜的工艺办法是直流等离子体射流CVD法。将金刚石堆积到WC+Co合金(表面施行镜面加工)上,在基体的冷却历程中,金刚石膜主动零落。此办法堆积速率快(最高可达μm/h),晶格之间连接较量亲密,不过成长表面较量粗陋。金刚石膜硬度高、耐磨、不导电决议了它的切割办法是激光切割(切割可在空气、氧气和氩气的处境中施行)。采纳激光切割不但能将金刚石厚膜切割成所须要的形态和尺寸,还也许切出刀具的后角,具备切缝窄、高效等益处。

(3)金刚石与寻常的金属及其合金之间具备很高的界面能,以致金刚石不能被寻常的低熔点合金所浸湿,可焊性极差。今朝首要经过在铜银合金焊估中增加紧碳化物造成元素或经过对金刚石表面施行金属化解决来升高金刚石与金属之间的可焊性。

(4)焊料寻常用含Ti的铜银合金,不加助熔剂在惰性气体或真地面焊接。罕用的钎料成份Ag=68.8wt%,Cu=26.7wt%,Ti=4.5wt%,罕用的制备办法是电弧熔炼法和粉末冶金法。Ti做为活性元素在焊接历程中与C反响生成TiC,可升高金刚石与焊料的潮湿性和粘结强度。加热温度寻常为℃,保温10分钟,缓冷以减小内应力。

(5)金刚石表面的金属化是经过表面解决技巧在金刚石表面镀覆金属,使其表面具备金属或类金属的功能。寻常是在金刚石的表面镀Ti,Ti与C反响生成TiC,TiC与Ag-Cu合金钎料有较好的潮湿性和连接强度。今朝罕用的镀钛办法有:真空物理气相堆积(PVD,首要囊括真空挥发镀、真空溅射镀、真空离子镀等),化学气相镀和粉末遮蔽烧结。PVD法单次镀覆量低,镀覆历程中金刚石的温度低于℃,镀层与金刚石之间是物理附着、无化学冶金。CVD法Ti与金刚石产生化学反响造成强力冶金连接,反响温度高,侵害金刚石。

(6)厚膜金刚石刀具的刃磨金刚石厚膜刀具的加工办法有:死板磨削,热金属盘研磨,离子束、激光束和等离子体刻蚀等。

3、金刚石烧结体刀具

将金刚石厚膜用滚压研磨毁坏的办法加工成平衡粒度为32~37μm的金刚石晶粒或直接行使高温高压法制得金刚石晶粒,把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co合金上,而后用Ta箔将其分隔,在5.5GPa、1℃前提下烧结60分钟,制成金刚石烧结体,用此烧结体系成的车刀具备很高的耐磨性。

4、单晶金刚石刀具

单晶金刚石刀具常常是将金刚石单晶停止在小刀头上,小刀头用螺钉或压板停止在车刀刀杆上。金刚石在小刀头上的停止办法首要有:死板加固法(将金刚石底面和加压面磨平,用压板加压停止在小刀头上);粉末冶金法(将金刚石放在合金粉末中,经加压在真地面烧结,使金刚石停止在小刀头上);粘结和钎焊法(行使无机粘结剂或另外粘结剂停止金刚石)。由于金刚石与基体的热膨胀系数出入迥异,金刚石易松动,零落。




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