WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具研究现状

化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)金刚石涂层刀具具有高硬度、优异的耐磨性、良好的冲击韧性和化学稳定性,能满足高效率、高精度的加工要求,逐渐成为切削铝和高硅铝合金、碳纤维增强复合材料及石墨等轻质量高强度难加工材料的主流涂层刀具。基于WC-Co硬质合金为基体的CVD金刚石涂层刀具在切削加工过程中容易发生CVD金刚石涂层的剥落,自主研发结合性能优良、长时间加工稳定的WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具仍是该领域国内外发展的必然趋势。目前,研究者为了提高WC-Co硬质合金/CVD金刚石涂层刀具的结合性能,采用化学刻蚀法和机械处理法相结合去除WC-Co硬质合金基体表层中的Co粘结相,发现其能增强涂层与基体的结合强度,但基体表层Co粘结相含量的减少容易导致基体中形成脆化层,降低基体的强度和韧性。为了减少基体的强度和韧性损失,研究者在WC-Co硬质合金基体和金刚石涂层之间制备稳定的含Co中间化合物或沉积中间层,成功阻挡Co粘结相的热扩散。除了上述方法外,研究者还通过调控金刚石涂层工艺参数和结构,将微米晶与纳米晶金刚石层叠相结合,来提高金刚石涂层刀具的摩擦学...     

WC—Co硬质合金基体上金刚石薄膜的附着机理研究

金刚石涂层在硬质合金(WC-Co)基体上的附着力,是影响金刚石涂层刀具切削性能和使用寿命的关键因素.采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)法在经酸浸蚀脱Co的硬质合金基体上生长金刚石薄膜.通过对金刚石膜/基界面的微观形貌和成分分析,初步认识了金刚石薄膜的附着机理:机械锁合作用对金刚石膜/基附着力有较大贡献;界面热应力和弱中间相的存在是导致金刚石膜自发剥离的主要原因.     

加工7075航空铝合金用金刚石涂层刀具的制备及其切削性能

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术在WC-Co8%硬质合金刀具表面制备金刚石涂层,调节甲烷浓度等沉积工艺制备了单层金刚石涂层刀具和微米金刚石涂层(1.2 μm)、纳米金刚石涂层(200 nm)交替多层金刚石涂层刀具。以7075航空铝合金作为切削工件,在无润滑干切条件下测试了单层金刚石涂层刀具和多层金刚石涂层刀具的切削性能。实验结果表明,切削2 h后单层金刚石涂层刀具涂层脱落宽度达到35 μm,刀刃钝化;有多层金刚石涂层刀具的刃型保持完整,涂层无脱落。对单层金刚石涂层和多层金刚石涂层平面样品进行了洛氏压痕实验。结果表明,多层金刚石涂层的脱落面积约为单层金刚石涂层脱落面积的1/5到1/10,进一步说明多层金刚石涂层有更强的抵抗裂纹产生的能力。这些结果表明,金刚石多层结构能提高涂层与基体的界面结合力,延长金刚石涂层刀具的使用寿命。     

面向石墨模具精密加工的金刚石涂层结构及性能

金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料.金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石涂层刀具综合性能的重要因素.本工作基于热丝化学气相沉积技术,采用酸-碱-酸三步法对硬质合金材料进行前处理,在涂层沉积过程中采用大气流量及高炉压沉积工艺在刀具基体表面沉积金刚石涂层.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射光谱(XRD)对涂层微观结构及物相结构进行分析表征,利用纳米压痕仪对金刚石涂层硬度进行测试,利用喷砂试验测试金刚石涂层的抗冲刷性能,利 用石墨模具切削试验表征金刚石涂层刀具的切削性能.结果表明,金刚石涂层呈典型八面体结构,涂层与基体紧密结合、无明显孔隙,金刚石涂层刀具表面粗糙度为157 nm,sp3键含量大于98％,(涂层硬度大于90 GPa),涂层沿(111)面择优生长,抗冲刷时间大于150 s(0.5 MPa,120目),涂层刀具高速切削石墨模具2 h后,被加工面表面粗糙度小于1 μm,达到进口刀具水平.切削完成后刀具前刀面出现少量崩缺,前刀面磨损是此类刀具加工石墨模具的主要磨损形式.     

金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的界面表征

采用SEM对金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的金刚石薄膜表面、背面及金刚石薄膜剥落后的硬质合金刀片表面的典型形貌进行了观察,并采用TEM对金刚石薄膜／硬质合金刀片横截面的微观组织进行了研究,还采用FT—Raman光谱法对金刚石薄膜表面及金刚石薄膜剥落后的硬质合金刀片表面的微观结构进行了表征．结果表明：经适当的化学侵蚀脱钻和等离子体刻蚀脱碳预处理后,金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的界面通常存在薄的（数十nm）石墨碳层;局部区域见到金刚石粒子直接生长在WC颗粒上,金刚石膜／基横截面的典型组织层次为：金刚石薄膜／薄的石墨碳层／细小的WC层／残留的脱碳层（η相＋W相）／原始的硬质合金基体．     

纳米金刚石复合涂层技术实现产业化应用

近日，由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”通过了专家验收，该课题成功开发出了纳米金刚石复合涂层技术并实现了产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（CVD），在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层，研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺，完成了纳米涂层结构和性能检测工作，利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出多种涂层拉拔模具和耐磨器件产品，     

我国纳米金刚石复合涂层实现产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（cvd）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,     

微波等离子体刻蚀处理对金刚石薄膜涂层刀具附着力和切削性能的影响

用HFCVD法在硬质合金（YG6）刀具衬底上沉积金刚石薄膜,用氢微波等离子体刻蚀的方法对衬底进行表面预处理,研究了该预处理技术对WC硬质合金衬底表面成分的影响,进一步探讨了所沉积金刚石薄膜的表面形貌和附着力,并通过难加工材料实际切削试验。研究了所制备的金刚石薄膜涂层刀具的切削性能。试验结果表明,Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳处理是提高金刚石薄膜附着力和改善涂层刀具切削性能的有效预处理方法。     

金刚石涂层刀具的研究进展

针对CVD金刚石在刀具上主要应用类型,着重介绍了金刚石涂层刀具的研究进展与现状.论述了基体材料的选择,以及分析了硬质合金金刚石涂层刀具的技术特点,并指出了进一步深入研究的方向.     

低压气相金刚石薄膜镀膜刀具膜/基附着性能压痕测试分析

低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具在直流弧光放电等离子体CVD镀膜设备上制备.基底为YG6(WC-6%Co,质量分数)硬质合金刀具.采用洛氏(HRA)、表面洛氏(HRM)、维氏(HV)硬度试验机对所制备的金刚石薄膜刀具进行压痕测试;采用扫描电镜(SEM)观察压痕形貌并定性评价膜/基附着性能.结果表明:所制备的金刚石薄膜镀膜刀具的优选膜/基附着性能压痕测试方法是表面洛氏压痕法;优选测试条件为采用120°金刚石圆锥压头,测试加载载荷441N.     

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具及其应用

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石和硬质合金的优异性能。并且性能价格比非常好，是有发展前途的、理想的工具材料之一。它的应用前景广阔，可广泛应用于难加工材料的切削加工、电子工业和生物医学等诸多领域。[编按]     

基于不穿丝技术的小孔径拉丝模HFCVD金刚石涂层的温度场仿真及实验研究

针对金刚石涂层在小孔径内孔上制备的难点,提出双层热丝布局的不穿丝技术来实现热丝化学气相沉积金刚石薄膜在小孔径拉丝模内孔的沉积。基于有限容积法和正交试验法,对关键沉积区域基体进行了温度场仿真分析,对热丝参数(直径D1、D2,热丝与基体间距S1、S2)进行了仿真优化。选取优化参数组合进行了小孔径拉丝模金刚石涂层制备实验,分别采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对上述方法制备的金刚石涂层进行了表征。结果表明:通过上述优化及实验在小孔径拉丝模内孔表面成功沉积了高质量,均匀性好的金刚石涂层,为其批量化制备提供了关键技术支撑。     

由金刚石粉生产刀具、钻头、锯条、拉丝模用金刚石致密体——前苏联金刚石所参观纪实

简要介绍了前苏联金刚石所采用金刚石粉生产刀具、钻头、锯条、拉丝模用的金刚石致密体的工艺、设备;产品规格和性能。     

聚晶金刚石研磨工艺研究新突破介绍

聚晶金刚石（PCD）具有接近天然金刚石的硬度、耐磨性以及与硬质合金相当的抗冲击性，是一种被广泛应用于有色金属和非金属材料精密加工的新型刀具材料。为充分发挥PCD刀具的优良性能，提高加工零件的表面质量，刀具前刀面（PCD表面）需加工成镜面。目前，PCD镜面通常采用树脂基金刚石砂轮进行研磨加工，但由于PCD与所用的金刚石磨料硬度、性质相近，因而与传统的研磨加工有着很大的不同，     

强电流直流伸展电弧法制备硬质合金微型工具的SiC过渡层和金刚石涂层

采用强电流直流伸展电弧化学气相沉积(HCDCA CVD)技术在硬质合金微型工具表面沉积了SiC涂层作为过渡层,并在此基础之上制备了金刚石涂层。实验结果表明,采用HCDCA CVD技术在硬质合金表面制备的SiC纳米涂层连续、致密;此过渡层可有效地抑制硬质合金基体中Co的外向扩散,确保在不进行酸蚀去Co预处理的情况下,金刚石涂层对硬质合金基体具有良好的附着力。切削检测的结果表明,实验所制备的SiC过渡层/金刚石涂层的微型铣刀与未涂层微型铣刀相比,切削刃没有切削屑的粘结,且加工后的工件表面上毛刺较少。这些结果表明,SiC过渡层/金刚石涂层硬质合金微型工具将具有优异的加工性能。     

我国纳米金刚石复合涂层技术实现产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（cvd）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,解决了涂层附着力、均匀涂覆和涂层表面光洁度等关键技术问题,产品技术性能达到了国际先进水平,已经广泛应用于电力、通讯、建材、机械加工等行业所需的拉拔模具和耐磨器件,具有广阔的市场应用前景。     

功能金刚石研究在日本的进展

引言金刚石的人工合成已有30多年历史。长期以来,人造金刚石主要作为一种超硬材料,被制作成砂轮、刀具、钻头、拉丝模等,应用于机机械加工工业中。但是,纯度高的金刚石除了具有所有物质中最高的硬度以外,它还具有其他许多优异的性能,如极高的热传     

热丝CVD法制备金刚石涂层刀具的研究现状

金刚石涂层刀具具有优异的硬度、耐磨性及导热性,在军事、航空航天等高精尖应用领域加工石墨、高硅铝合金、碳纤维增强塑料等难切削材料时无可替代,但目前金刚石涂层刀具存在两个问题:一是涂层与刀具间膜基结合力较差,导致涂层在使用中过早脱落;二是涂层表面粗糙度较大,难以保证被加工面的平整度与尺寸精度。本文从增强涂层结合力与降低涂层粗糙度两方面,将近年来科研人员对HFCVD法制备金刚石涂层的研究成果加以综述,并分析了各种因素对金刚石涂层刀具性能的影响。     

金刚石涂覆的SiN和SiC可防止高负荷下的开裂

德国表面工程和薄膜方合菲研究所报道，金刚石涂层与碳化硅和氮化硅陶瓷间可生成非常强的化学键，这样在高负载下保证了涂层不致开裂。金刚石涂覆的陶瓷还可有很强的抗摩擦能力。以金刚石涂覆的陶瓷零件可用于泵浦、发动机和搅拌器等的密封轴承环，仪表指针轴瓦和拉丝模等。     

金刚石薄膜涂层刀具及其应用

金刚石薄膜硬度高，耐磨损，导热性好，在切削刀具涂层方面具有广阔的应用前景。本文主要介绍金刚石薄膜的合成原理，金刚石薄膜涂层刀具的切削性能及其应用效果。