YT类硬质合金金刚石涂层成形刀具对高体积分数SiC_P/Al复合材料的铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法在B212型YT15硬质合金成形铣刀片上制备了微米级金刚石涂层,并以65%SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料进行铣削试验。通过与未涂层硬质合金铣刀进行对比,评价了金刚石涂层硬质合金成形铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削参数下,金刚石涂层硬质合金刀具各种铣削力比未涂层硬质合金刀具的降低50%~65%;所涂覆金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的膜-基附着强度,且经酸碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于高体积分数SiCP/Al复合材料的粗加工,醇碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于其半精加工;涂层硬质合金刀具持续加工的工件表面质量优于未涂层硬质合金刀具所加工,且所铣槽的成形精度较未涂层硬质合金刀具所铣槽提高约30%。     

金刚石涂层刀具的制备及其切削性能研究

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金立铣刀上沉积金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对制备的薄膜进行表征,并利用制备的涂层铣刀和未涂层的硬质合金铣刀进行切削实验以对比两种刀具的切削性能。结果表明:涂层刀具上的金刚石薄膜连续均匀,结构致密,无明显缺陷;切削实验中,涂层刀具的耐磨性好于硬质合金刀具,使用寿命有了明显地提高。     

基于硬脆材料加工的金刚石涂层硬质合金刀具制备及切削性能研究

利用热丝化学气相沉积法,在硬质合金球头铣刀表面制备出不同碳源浓度的金刚石涂层,研究了碳源浓度对金刚石涂层微观结构及刀具切削性能的影响。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱吸收仪和X射线衍射仪分析了刀具表面金刚石涂层的表面形貌、组成成分和晶粒取向,并利用制备的金刚石涂层铣刀进行石材加工实验。结果表明:与2%、3%碳源浓度相比,1%碳源浓度所制备金刚石涂层的晶粒尺寸较大,微米级金刚石晶型完整;3%碳源浓度金刚石涂层表面生成了大量纳米金刚石晶粒。碳源浓度为3%的金刚石涂层铣刀的后刀面磨损量最大,而1%碳源浓度金刚石涂层铣刀的涂层与基体结合力高,铣刀后刀面磨损量最小,金刚石涂层未明显剥落,切削寿命最长。     

复杂形状硬质合金刀具沉积金刚石薄膜涂层过程的热丝分布研究

针对热丝化学气相沉积法在复杂形状硬质合金刀具上涂覆金刚石薄膜,对比分析了常见热丝布置方式的特点。在此基础上,采用超声辅助酸碱法预处理、单排两根热丝平行布置方式以及优化的沉积工艺,在YG6硬质合金钻头上沉积金刚石薄膜。对金刚石涂层的成膜质量进行微观检测,并对环氧树脂基碳纤维复合材料进行钻削试验,分析了涂层刀具的磨损形貌和钻孔出入口质量。结果表明,采用改进的热丝布置方式,在涂层过程中能使切削刃各部分均匀涂覆金刚石薄膜;涂层在钻削过程中具有良好的附着强度,并从一定程度上减轻了刀具的磨损,改善了钻孔出入口的毛刺和啃边现象。     

硬质合金表面类金刚石涂层的研究进展

涂层刀具结合了基体高强度高韧性以及涂层高硬度高耐磨性的特点,可以提高刀具寿命和加工效率。类金刚石薄膜(DLC)是由无序sp3键、sp2键、sp1键配位碳原子混合而成,具有一系列与金刚石膜相类似的性能(如热导率高,热膨胀系数小,化学稳定性好,硬度和弹性模量高,耐磨性好及摩擦系数低等)以及优异的耐摩擦性能和自润滑特性,因此成为高速钢和硬质合金刀具理想的表面改性膜。DLC薄膜起源于20世纪70年代,其沉积方法主要有物理气相沉积法(包括磁控溅射沉积、离子束沉积、脉冲激光沉积)和化学气相沉积法,近几年还发展了液相电化学沉积法。其表征方法主要有拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等。DLC薄膜的研究开发应用过程中存在两个主要问题:一是膜基结合力差;二是热稳定性差,这极大降低了工具的使用寿命。改变工艺参数、掺杂、制备中间过渡层、酸蚀法、机械处理等可以提高DLC膜的膜基结合力;元素掺杂以及制备具有高sp3含量无氢的DLC薄膜可以提高薄膜的热稳定性。另外液相电沉积法制备DLC膜性能优异,在保证高膜基结合力的同时具有优异的热稳定性。随着薄膜制备技术的成熟,制备热稳定性好,sp3含量高同时内应力低,满足刀具材料的使用要求的DLC薄膜是可以期待的。     

金刚石涂层用高钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

研究了先用Murakami剂浸蚀WC相,再用(H2O2 H2SO4)酸混合液除去Co相的二步法浸蚀YG15硬质合金基体表面预处理的过程;并在浸蚀过的硬质合金基体上,用热丝法沉积了金刚石薄膜。结果表明,二步浸蚀法可在基体表面深度为6-12μm的范围内,使Co含量从15%降低到0.85-5.42%,并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0μm,但会导致硬质合金基体表面的硬度从85.5HRA降低至83.3HRA;在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之的后,发现样品的金刚石薄膜结构具有{110}和{111}面取向,金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

WC-Co硬质合金刀片热丝法金刚石薄膜涂层附着力

用热丝法研究了WC-6%Co硬质合金刀片金刚石薄膜涂层附着力。结果表明:采用温度为80℃,(HCl:HNO₃:H₂O)(体积比)为1:1:1溶液对硬质合金刀片表面去Co 15min后,经40μm金刚石粉及1.5μm金刚石加20μmTaC混合粉进行超声预处理,结果表明,沉积的金刚石薄膜与硬质合金刀片基底具有良好的附着力,而经40μm金刚石粉处理的薄膜涂层组织与附着力要好一些。     

整体硬质合金立铣刀高速加工钛合金振动分析

针对切削振动制约钛合金高速加工的问题,采用变齿距结构铣刀,在干切削条件下对TC4钛合金进行高速铣削加工,建立动态铣削力模型,利用MATLAB软件对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到动态铣削力的频谱图;基于该图分析切削速度对切削稳定性的影响,得到颤振发生的切削速度。试验结果表明颤振会急剧地增加切削力幅值,大大降低已加工表面质量;根据频谱分析,在保证其它切削参数不变的条件下,最佳切削速度为160 m/min时,从而在保证刀具寿命和加工表面质量的前提下提高切削效率。     

硬质合金刀具涂层的研究进展

随着科学技术的飞速发展,用于机械加工、矿山采掘的硬质合金刀具在不断的更新,刀具涂层技术也在日趋多样化和复杂化,对生产工艺的要求也随之提高.文中介绍了硬质合金刀具涂层的2种主要制备方法即化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积法（PVD）, 简述了刀具涂层即单组分涂层、多组分涂层、多层涂层和梯度涂层的发展,概括了几种新型涂层即金刚石涂层、类金刚石涂层、立方氮化硼涂层和氮化碳涂层,对未来硬质合金刀具涂层的发展方向进行了展望.      

等离子体硼氮共渗预处理对硬质合金刀具表面金刚石涂层结合强度的影响

在硬质合金刀具表面沉积金刚石涂层是提高其切削寿命和切削性能的有效途径,然而在金刚石涂层沉积过程中由于刀具基材中钴催化石墨生长会导致涂层-基体之间结合力差,涂层刀具性能变坏。采用两种等离子体预处理方法(等离子体硼氮共渗预处理、等离子体渗硼预处理)和传统MC试剂预处理方法抑制钴的有害作用,分别从钴的钝化效果、金刚石涂层结构分析、膜-基结合强度分析3个方面进行对比研究。结果表明:等离子体硼氮共渗预处理法在700℃反应温度下渗硼摩尔分数为77.24%,实现了低温高渗硼量,且工艺简单,得到对钴原子的最佳钝化效果,同时通过这种处理的硬质合金刀具表面可制备出光滑、结合力强的纳米金刚石涂层,等离子体硼氮共渗预处理是改善金刚石涂层硬质合金刀具性能的有效手段。     

退火和氧化性酸处理对HFCVD法制备金刚石薄膜质量的影响

以H2和CH4为反应气源,采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,缩写HFCVD),于不同温度下,在金属Mo表面上制备金刚石薄膜,并分别对薄膜进行退火和氧化性酸处理。采用场发射扫描电镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)及物相分析(XRD),研究沉积温度与后处理工艺对薄膜质量和薄膜表面内应力的影响。结果表明,在700℃下沉积的薄膜晶型良好,晶粒尺寸大且均匀,平均粒径为0.5μm,薄膜中存在2.72 GPa的压应力;该薄膜在氢气气氛中退火后质量得到提升,金刚石的Raman特征峰强与石墨的Raman特征峰强的比值从2.780 0上升至4.451 6,薄膜中无定型碳和石墨成分的总含量(质量分数)下降37.6%;采用过氧化氢氧化处理后,薄膜中无定型碳和石墨的总含量(质量分数)下降26.8%,薄膜中69.0%~73.0%(质量分数)的trans-PA被氧化处理掉,热应力得到释放。     

基体梯度降温对钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响

采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积金刚石薄膜,研究基体温度对金刚石形核的影响,及梯度降温CVD技术(即高温梯度降温形核-低温生长)对所得金刚石薄膜样品的物相组成、表面形貌和附着性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、激光拉曼光谱(Raman)和维氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能。结果表明:基体温度较高时,基体表面钛原子和活性碳原子具有更高的能量,更利于活性碳原子向基体的扩散,促进碳化钛的形成,最终延长金刚石的孵化期;采用高温形核-低温生长的梯度降温法可以在550~600℃下沉积质量良好的金刚石薄膜;基体温度在30 min内从800℃逐渐降温至550℃后再生长7 h,所得金刚石薄膜样品具有较好的附着性能。     

氧化铍金刚石膜及其导热性能

提高氧化铍的热导率,既能助其开拓新的发展空间,又能满足电子器件的散热需求,因而利用热丝化学气相沉积法在氧化铍上沉积得到与基体串、并联方式不同的、利于提高导热率的各种金刚石薄膜.通过扫描电镜和原子力显微镜观察薄膜表面的晶体形貌:采用X射线衍射仪分析薄膜成分;借助热物性激光测试仪测量金刚石膜/氧化铍基复合体的热扩散系数,并计算其热导率.结果表明:镀膜后可使氧化铍的热导率提高12.1%～34.4%;基体预处理方法、金刚石膜和氧化铍基体的串、并联方式对复合体的热导率均有较大影响.     

金刚石涂层硬质合金的研究动态(Ⅱ)

介绍了金刚石低压气相沉积薄膜的组织结构与性能、应用前景和市场分析预测 ,以及金刚石低压气相沉积基本原理和工艺方法 ;并着重介绍了近年来国外有关低压气相沉积金刚石涂层硬质合金方面的研究动态。     

热丝辐射距离与甲烷浓度对CVD金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(Hot filaments chemical vapor deposition,HFCVD),在WC-3%Co条状平板上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能,研究热丝辐...     

热丝CVD法沉积金刚石薄膜用灯丝研究现状及改进

热丝化学气相(CVD)法沉积金刚石具有其它沉积方法所无法比拟的优势而受到重视,然而在高温沉积过程中灯丝容易发生形变和挥发所带来的“污染”影响了金刚石沉积膜的质量,本文就热丝法中三种常用灯丝(钨丝、钼丝和铼丝)的高温行为的研究现状进行了综合评述。在此基础上,提出了钽丝表面包钨的新实验,以进一步指导热丝CVD法沉积高质量的金刚石。     

金刚石涂层硬质合金的研究动态(Ⅰ)

介绍了金刚石低压气相沉积薄膜的组织结构与性能、应用前景和市场分析预测,以及金刚石低压气相沉积基本原理和工艺方法;并着重介绍了近年来国外有关低压气相沉积金刚石涂层硬质合金方面的研究动态.     

强直电流伸展弧CVD硬质合金金刚石涂层工具

采用自行研制的强电流直流扩展电弧设备对酸浸和渗硼预处理的YG6刀片进行了金刚石薄膜涂层沉积,并对放于不同位置的沉积刀片表面涂层的激光Raman谱和SEM形貌进行了分析、研究.结果表明:渗硼预处理工艺优于酸浸预处理工艺;在渗硼处理的GY6刀片上,沉积的金刚石薄膜涂层具有大面积、均匀性好和质量高的特点.     

金刚合涂层硬质合金的研究动态（Ⅱ）

介绍了金刚石低压气相沉积薄膜的组织结构与性能、应用前景和市场分析预测,以及金刚石低压气相沉积基本原理和工艺方法;并着重介绍了近年来国外有关低压气相沉积金刚石涂层硬质合金方面的研究动态。     

金刚石涂层硬质合金的研究动态（1）

介绍了金刚石低压气相沉积薄膜的组织结构与性能、应用前景和市场分析预测,以及金刚石坟气相沉积基本原理和工艺方法;并着重介绍了近年来国外有关低压气相沉积金刚石涂层硬质合金方面的研究动态。