金刚石涂层硬质合金刀具涂层的研究和应用进展

通过对硬质合金基体前处理,金刚石涂层形核、生长以及金刚石涂层刀具在加工高硅铝合金、特种石墨和复合材料等材料中的应用的研究分析,揭示出低的金刚石涂层与基体的结合力是涂层刀具失效的主要原因。特种石墨、高硅铝合金和复合材料具有不同的加工特性,加工对应材料所需金刚石涂层类型应有所区别,具有较高结合力的微米/纳米复合涂层是通用性较好的涂层。具有产能大、工艺稳定、刀具质量可靠、生产效率高的成套设备是未来金刚石涂层刀具生产装备的发展方向。     

整体式硬质合金旋转刀具金刚石涂层制备装置

整体式硬质合金旋转刀具金刚石涂层制备装置主要包括：热丝电源、减速电机、密封回转装置、密封垫圈、石英管、基体支撑台、直流偏压源、底座密封垫圈、底座、进水管、抽气管道、出水管、反应室、热敏电阻、热丝、铜质导气管、质量流量计、气瓶。针对整体式硬质合金旋转刀具金刚石涂层时的刀具基体结构特点和涂层要求，     

CVD金刚石涂层硬质合金刀具的研究进展

概述了CVD金刚石涂层硬质合金刀具的研究现状及存在的问题,重点对近五年CVD金刚石涂层硬质合金刀具基体预处理方法、涂层内应力的表征方法等方面的研究现状进行了综述。     

内表面低粗糙度金刚石复合涂层细长管制备方法

内表面低粗糙度金刚石复合涂层细长管制备方法。该方法采用电子增强热丝化学气相沉积（CVD）法对钨棒料基体进行金刚石复合涂层制备，通过腐蚀去除钨棒料基体获得自支撑金刚石细管，并采用比自支撑金刚石细管略大的钢管或铝管作为细长管的外壳，套在自支撑金刚石细管外，在自支撑金刚石细管与外壳之间由改性的环氧树脂粘结剂填充，由此形成内表面由低粗糙度金刚石复合涂层组成的细长管。     

金刚石涂层硬质合金刀具的应用

金刚石涂层的第一步是通过喷砂,机械糙化基体表面,然后用硝酸进行化学酸洗,对于加工塑料、木材和石墨具有足够的粘结性能。为了进一步改善,设计出了二步浸蚀方法。第一步,用M urakam i浸蚀剂浸蚀W C,因而增加表面粗糙度,且未覆盖钴粘结层。第二步,用Caro酸(过氧硫酸)浸蚀钴。得     

硬质合金粉末表面电泳沉积制备金刚石涂层

采用电泳沉积法在硬质合金粉末表面涂覆金刚石涂层,分析硬质合金含量和MgCl₂·6H₂O含量对涂层沉积效果的影响,并对制备的涂层粉末进行性能表征。结果表明:电泳沉积法可实现硬质合金粉末表面涂覆金刚石涂层;硬质合金粉末为28.0 g,金刚石粉末为4.0 g,MgCl₂·6H₂O为1.0 g时,制备的金刚石涂层均匀且致密度好。      

硬质合金工具的耐磨金刚石涂层

为了改善硬质合金刀具的耐磨性，采用U．S．E^TM工艺生产了高性能的多晶金刚石涂层。通过对WC-6Co％基体表面进行了预处理使得金刚石涂层与基体通过机械夹持作用产生很强的粘附力。用气蚀试验研究了微米结构和纳米结构的多晶金刚石膜的磨损性能。研究了金刚石结构(形态、晶拉度和晶粒取向、粗糙度)、涂层厚度以及涂层与界面之间的粘附性能对磨损机理的影响。在金刚石涂层工具的寿命和使用性能方面，纳米晶金刚石结构在工业应用上显示了很大的潜力。具有平滑表面的纳米结构金刚石比微米结构金刚石更适合做合适的基体(甚至形状复杂的预成形件)的涂层材料。通过增加涂层厚度，强度和断裂韧性等综合性能较好的薄膜(3μm)其优异的耐磨性能进一步提高。     

CVD金刚石厚膜刀具切削参数对切削力及粗糙度影响的研究

为了探究CVD金刚石厚膜刀具切削参数(包括刀具后角、刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度)对切削力和被加工表面粗糙度影响的初步规律,采用单因素方法进行了一系列CVD金刚石厚膜刀具车削仿真和试验研究。结果表明:AdvantEdge有限元仿真软件模拟切削力过程有一定的准确性;在试验参数范围内,随着刀具后角的增大,切削力和表面粗糙度都是先减小后增大,当后角为11°时,切削力和表面粗糙度值最小;随着刀尖圆弧半径的增大,切削力逐渐增大,而表面粗糙度则逐渐减小;随着切削速度的增大,切削力和表面粗糙度都是先增大后减小,当切削速度为90m/min时,切削力和表面粗糙度值最大;随着进给量的增大,切削力和表面粗糙度都显著增大;随着切削深度的增大,切削力和表面粗糙度都逐渐增大,但切削深度对表面粗糙度的影响较小。     

金刚石涂层刀具铣削氧化锆义齿性能研究

氧化锆陶瓷义齿不论从材料的切削加工性,还是从义齿的结构特点上,对刀具的切削性能及寿命都有极高的要求。本文先对立铣刀加工预烧结氧化锆义齿的特点进行分析,得出义齿在加工中的失效主要是由切削冲击、过切和欠切引起的,然后通过刀具的寿命试验和磨损试验对金刚石涂层刀具和TiAlN涂层刀具进行了寿命、磨损的对比分析。在试验分析的过程中通过超景深显微镜对后刀面磨损带宽度和铣削距离进行记录,通过扫描电镜等仪器分析了两种不同涂层材料刀具加工后的前、后刀面磨损形貌和刀具的磨损机理。最终得出在磨钝标准:VB为0.1 mm的情况下,金刚石涂层刀具的寿命约是TiAlN涂层刀具的6.5倍,在切削过程中发生的主要磨损为磨粒磨损、化学磨损和冲蚀磨损。     

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削SiCp/Al的适应性及失效机理

用切削力实时测量，后刀面磨损量检测以及扫描电镜下检查刀面涂层等手段，研究了CVD金刚石薄膜涂层刀具对切削SiCp/Al复 适应性，并探索了金刚石薄膜刀具的磨损破及其影响因素，结果表明，金刚石薄膜脱落是这类刀具的主要失效形式，适当参数下沉积的金刚石薄膜涂层刀具对某些成分和组织结构的SiCp/Al精加工和半精加工具有较好的适应性。     

植晶工艺对金刚石涂层硬质合金刀具切削性能的影响

金刚石涂层刀具在高精与硬脆材料加工方面有着巨大的应用潜能。本文研究了纳米金刚石粉超声处理的植晶工艺对金刚石涂层/硬质合金刀具的影响因素。分别对比了传统两步法处理、纳米金刚石粉超声处理、优化超声处理三种预处理效果。采用热丝CVD设备生长CVD金刚石涂层,扫描电子显微镜(SEM)、和拉曼光谱仪(Ramanspectrum)分别用于表征沉积金刚石涂层前后的基底表面形貌及其涂层质量。最后,利用铣削测试研究了所制备的涂层刀具的切削性能。结果表明,三种预处理后的硬质合金表面金刚石取向以及质量相似。经纳米金刚石粉超声后的硬质合金刀具表面生长了很多金刚石"生长瘤",再经酒精超声处理,可消除涂层前刀片表面团簇体,避免瘤的产生,其刀具加工效果得到了较大的提高。     

真空渗硼预处理在CVD金刚石-硬质合金涂层工具中的应用

采用固体粉末真空渗硼工艺，研究了硬质合金工具表面真空渗硼预处理对金刚石涂层附着力的影响，研究结果表明，硬质合金工具通过固定粉末真空渗硼处理，表面生成具有较高稳定性的以CoWB、CoB为主的渗层，经过长时间的金刚石涂层后，硬质合金工具表面出现Co3B和W2Co21B6相，没有单质Co相出现，克服了金刚石沉积中硬质合金表面钴的不利影响，使标志金刚石涂层附着力的压痕测试的临界载荷达到了1500N，并且有着较好的重现性。     

Novel Pretreatment of Hard Metal Substrate for Better Performance of Diamond Coated Cutting Tools

A surface engineering approach for a novel pre-treatment of hard metal tool substrate for optimum adhesion of diamond coatings is presented. Firstly, an alkaline solution was used to etch the WC grains to generate a rough surface for better mechanical interlocking. Subsequently, surface Co was removed by etching in acid solution. Then the hard metal substrate was boronized to form a compound interlayer which acted as an efficient diffusion barrier to prevent the outward diffusion of Co. Novel nano-microcrystalline composite diamond film coatings with a very smooth surface was deposited on the surface engineering pre-treated hard metal surface. Promising results of measurement in adhesion strength as well as field cutting tests have been obtained.     

PVD氮化钛涂层刀具切削性能的试验研究

采用电弧离子镀涂层工艺,制备了TiN涂层高速钢钻头和TiN涂层硬质合金铣刀,检测了TiN涂层的膜层性能,并进行了有TiN涂层和无涂层刀具的切削对比试验。结果表明,有TiN涂层的高速钢钻头使用寿命是无涂层钻头的5～7倍,有TiN涂层硬质合金铣刀的使用寿命是无涂层铣刀的3～11倍。     

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削性能研究

本文采用不同涂层工艺的ＣＶＤ金刚石薄膜刀具切削高硅铝合金,观测比较刀具的磨损过程、磨损与破损形貌及工件表面粗糙度,分析ＣＶＤ金刚石薄膜刀具切削主崖裂口合金的磨损机理和失效原因。研究结果可为涂层工艺的提供了理论依据。     

金刚石刀具动力学特性研究

针对金刚石刀具在加工过程中存在的问题,利用模态试验方法,研究其动力学特性.结果表明:模态试验分析是深入了解金刚石刀具在加工状态下结构动态特性的有效手段,所获得的数据可为金刚石刀具或加工中工装夹具设计、改进与结构优化提供参考,分析结果也可为相类似的金刚石刀具、工装夹具改造提供试验数据支持.