切削刃优化的高性能金刚石涂层钻头

近年来，在汽车工业中铝的加工量不断增加，相应地要求刀具能有效地完成这种加工。加工高硅铝合金需要金刚石涂层刀具这类高耐磨性切削刀具。高硅铝合金在铝基体中含有弥散的硅颗粒，从而造成刀具迅速磨损。但是，切削刃的金刚石涂层由于机械性碰撞硅颗粒而容易发生剥离．基于减少金刚石涂层中应力这一新理念，试图改变切削刃形状和金刚石膜厚，优化涂层钻头的结构。选择修磨形状和螺旋角作为优化钻头形状的参数。具有修磨负角和20。螺旋角的钻头表现出最好的耐用性能。根据上述结果，重新开发出一种结构优化的金刚石涂层钻头。对于钻削硅含量12～23％的高硅铝合金，其性能看来是令人满意的．     

金刚石刀具化学磨损的预防

单晶金刚石刀具因其化学磨损严重,不适用于微切削加工铁基材料。为了保护金刚石刀具免受化学磨损,可将切削刀具沉积硬质涂层,以防止金刚石与工件材料直接接触。本研究则利用磁控溅射工艺在金刚石刀具上沉积T iN、T iA lN和A lN涂层。经过优化工艺参数,所沉积涂层的化学成分接近化学计量,表面非常光滑,晶粒很细,硬度高且附着强度大。虽然刃口半径因涂层略有增加,但对微切削加工来说仍可容忍。在试验切削条件下,与参比未涂层金刚石刀具相比,T iA lN涂层金刚石刀具磨损的减少高达50%。     

SiC涂层对金刚石刀头性能的影响

探索了在金刚石表面镀覆SiC涂层的工艺方法,并以机械合金化铁合金粉末为基体,采用热压烧结工艺制备了长条形金刚石刀头,测试分析了刀头的硬度、抗弯强度和微观组织。结果表明：用金刚石＋Si＋I2混合粉末（工艺A）、或金刚石＋聚碳硅烷（PCS）溶液（工艺B）于1000℃～1200℃真空反应,均能在金刚石表面制备出SiC涂层;在基体中添加Zn、Sn等低熔点元素,会降低刀头的硬度和强度;而添加少量B4C,可以起弥散强化的作用;对金刚石先镀Ti、再镀SiC,可使刀头的硬度和强度进一步提高,最高硬度为HRB118,抗弯强度为543MPa。     

优质毫米级粗颗粒金刚石单晶的高温高压合成

粗颗粒工业金刚石的合成与普通工业金刚石相比,需要较长的生长时间,而且其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章总结了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行的优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。在粉末触媒合成金刚石工艺的基础上,提高了压力和温度控制系统的精密化程度,引入了旁热式组装,改良了合成工艺,通过精密地控制金刚石的成核量与生长速度,以及采用最佳粒度的触媒,在高温高压条件下（～5．4GPa,～1360℃）成功合成出尺寸达到1．0mm的（18目）粗颗粒金刚石单晶,并分析了晶体的形貌和表面特征。     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶（尺寸达0．8mm）在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下（5．4GPa,1300℃～1435℃）成功合成出尺寸为0．8mm（20目）三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶。     

利用甲烷/氢微波等离子体CVD工艺在纯钛基底上沉积纳米金刚石薄膜

与微米金刚石薄膜不同,纳米金刚石薄膜表面平滑。因此,在摩擦学应用领域中,纳米金刚石薄膜是最理想的。本研究利用CH4/H2微波等离子体CVD工艺在纯钛上沉积出纳米金刚石薄膜和微米金刚石薄膜。采用的沉积条件为:沉积温度约为1173K;沉积压力为8.0kPa;CH4浓度在0.5 m o l%和5 m o l%之间变化;沉积时间则从4h到12h不等。金刚石薄膜表面用扫描电镜(SEM)观察。在激光拉曼光谱中,微米金刚石薄膜在1332cm-1处有sp3键碳的锐峰。1140cm-1附近的光谱带与纳米金刚石薄膜的特征有关。并用X射线衍射对金刚石薄膜进行了分析。X射线衍射花样证实,纳米金刚石薄膜存在(111)面和(220)面。金刚石薄膜的表面粗糙度随着CH4浓度的增加而减小。但是,甲烷浓度在2 m o l%与5 m o l%之间变化时,金刚石薄膜的表面粗糙度接近50nm。据证实,CH4浓度在2 m o l%和5 m o l%之间,利用CH4/H2微波等离子体CVD工艺可以沉积出纳米金刚石薄膜。     

间接加热合成工业金刚石工艺的研究

在工业金刚石的合成过程中．合成工艺对其有着重要的影响。文章在国产六面顶高压设备上。利用膜生长法．在Fe—Ni—C体系中对影响金刚石合成的工艺参数进行了考察。通过对合成工艺的调整,成功实现了对生长速度的有效控制,并成功合成出平均粒度为0．6mm的优质金刚石单晶。     

溶胶-凝胶法在金刚石表面涂覆铝-硅-硼氧化物涂层的研究

采用溶胶-凝胶法在金刚石表面涂覆了铝-硅-硼氧化物涂层,并用扫描电子显微镜、综合热分析仪和抗压强度仪对涂层的形貌、结构以及涂膜前后金刚石的氧化行为和单颗粒金刚石的抗压强度进行了表征。结果表明：所制得的涂层在金刚石颗粒表面分布较均匀,结构致密,可将金刚石颗粒的起始氧化温度提高100℃左右,并能有效地延缓金刚石在高温环境下的氧化速度,同时还可以提高金刚石单颗粒抗压强度约22.75%。     

硬质阳极氧化表面处理技术在真丝倍捻锭子上的应用

对不锈钢储丝盘及抛光处理、铝合金储丝盘及等离子热喷涂、硬质阳极氧化等三种储丝盘表面处理技术进行研究了分析。通过对储丝盘铝合金材料的选择、硬质阳极氧化在硬质氧化膜厚度、表面粗糙度、耐腐蚀、耐磨性及与基体的结合力等方面研究和分析,发现特殊元素组成的铝合金材料和硬质阳极氧化表面处理技术使储丝盘的硬度合适、表面光滑,有利于真丝的倍捻工艺,能有效提高储丝盘的储丝稳定性,减少储丝盘对丝线在加捻过程中的丝胶损伤,减少断头、毛丝的出现,可有效延长储丝盘使用寿命。     

添加剂硼对合成细颗粒金刚石单晶的影响

实验在国产六面顶压机上利用高温高压方法,在铁基粉末触媒中添加硼粉,合成出了细颗粒金刚石单晶,找到了合成含硼细颗粒金刚石单晶的最佳添加比例。实验结果表明：随着硼添加量的增加,晶体的颜色逐渐加深,合成细颗粒金刚石单晶的最低压力点呈动态变化趋势。在铁基粉末触媒中添加硼粉,合成的金刚石单晶容易出现包裹体,且颗粒细化后依旧没有大的改善,原因与硼的电子结构有关。     

低碳钢表面等离子喷涂复合涂层的耐腐蚀性能研究

文章以150-400目Fe450和15-45μm的WC-10Co-Cr4为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂技术,分别以两种不同的工艺参数制备复合涂层,分别编号为Fe1、Fe2、WC1、WC2。借助扫描电子显微镜,分析了四种涂层的显微形貌,并且对四种涂层的耐腐蚀性能进行了对比。试验结果表明,WC2涂层的耐腐蚀性能最高,WC1涂层的耐腐蚀性能最低,耐腐蚀性能从高到低顺序为WC2Fe1Fe2WC1。     

解读De Beers锯片金刚石磨粒标示图系

在已知应用条件下正确选用锯片金刚石磨粒乃是获得最佳效益的先决条件。为此，De Beers工业金刚石部根据广泛的试验室实验和确证的现场数据，制定出其锯片金刚石产品的标示图系，以便金刚石工具制造厂家能够选择最合适的锯片金刚石磨粒。不同的合成方法可合成出同样强度的金刚石，但其颗粒结构不同。金刚石的颗粒结构可用其粒度、形状、表面特征和内含夹杂物来表征。在同样工作条件下．不同合成方法生产出来的金刚石磨粒的磨损状况是不相同的。因而其磨损机理标示图也不相同。在De Beers锯片金刚石磨粒标示图系中列出了颗粒强度、颗粒结晶度和磨损机理标示图。应用De Beers锯片金刚石磨粒标示图系的关键在于对磨损机理标示图的透彻分析。     

新一代金刚石工具及其性能分析

新一代金刚石工具以金刚石颗粒有序排列为主要特征,其性能比金刚石颗粒随意分布的传统金刚石工具优越。ARIX工艺制造的金刚石有序排列的锯片消除了传统金刚石锯片使用中提高锯切速率而导致寿命降低的问题。钎焊单层金刚石磨具由于其中的金刚石颗粒以一定间距有序排列成一定形式而且金刚石出刃较高,与其它结合剂金刚石磨具相比,可达到较高的加工效率和表面光洁度。     

形核密度对CVD金刚石涂层附着性能的影响

采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）在硬质合金基体上进行金刚石的形核生长,使用扫描电镜（SEM）对金刚石涂层形核情况进行分析,研究了不同形核密度对CVD金刚石涂层附着力的影响。结果表明：当碳源浓度达到3%时,表面形核密度最高,约为107/cm2;浓度增大为4%时,形核密度降低。通过压痕实验对比分析得出形核工艺中碳源浓度为3%时沉积的金刚石涂层压痕最浅,压痕直径最小,金刚石涂层具有良好的附着性能。     

Φ38mm腔体粉末触媒工艺合成高品质金刚石研究

采用气雾化Fe70Ni30粉末触媒及Φ38mm合成腔体,在国产Y-500型六面顶压机(缸径Φ500mm)上进行了高品质金刚石的合成实验研究。结果表明,平均单产为72ct,静压强度值在198.9~260.7kN之间,合成金刚石的TI、TTI值分别为74%~79.5%和66.8%~70.3%,且TI值和TTI值之差在10%以内,合成的金刚石为金黄色,晶型完整率高,呈六八面体,杂质含量少且呈规则分布,质量基本上接近于国外SMD20/SMD30产品水平。合成的金刚石质量的明显改善应归功于所采用的Fe70Ni30粉末触媒合成工艺对金刚石生长环境的改善和生长速率的有效控制。     

基于PLC的六面顶压机控制系统

文章采用FXON-60M R可编程序控制器作为控制系统主机,对金刚石合成六面顶压机进行控制,该系统提高了金刚石压机的控制精度,可根据不同的工艺及要求,灵活方便地调整多个变量,而且生产的金刚石质量好、产量高。     

超细石墨粉体高温高压合成金刚石研究

为研究超细石墨粉体合成金刚石的可能性,以5000目的超细石墨粉和Fe70Ni30触媒为原料,用静态高压技术合成出金刚石。研究结果表明：以超细石墨粉为碳源材料合成金刚石是完全可行的,但在合成晶体里发现有大量缺陷存在;合成金刚石单产接近120ct,明显要高于相同合成腔体和工艺条件下合成普通金刚石的单产;晶体粒度平均为270μm左右,小于相同条件下以200目人造石墨粉为原料合成晶体的粒度。以超细石墨粉体为碳源材料合成金刚石的生产工艺等各方面影响因素有待深入研究。     

我国纳米金刚石复合涂层实现了产业化

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。     

圆柱形衬底金刚石涂层的制备与表征研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法（BE—HFCVD）,以WC—Co硬质合金圆柱体为衬底沉积金刚石薄膜。研究了提高金刚石薄膜形核密度和涂层附着力的新型复合衬底预处理方法,研究结果表明。采用新型复合衬底预处理工艺后,衬底表面凸凹不平,粗糙度达到366nm,相比未采用预处理工艺的表面粗糙度94．5nm,可以大大提高金刚石形核密度,并且处理后钻的成分含量从6％减低到0．4％,在很大程度上提高了金刚石涂层与衬底之间的附着强度。研究结果还表明制备的金刚石涂层均匀且具有较好的表面质量。     

纳米二氧化硅/聚醚共聚乙酰胺防水透气涂层织物的研制及其性能

为改善聚醚共聚乙酰胺涂层的防水透气及力学性能,将采用St?ber 方法制备的无机颗粒与强疏水性的聚醚共聚乙酰胺高分子材料有效复合,制备出高性能的有机/无机复合防水透气织物涂层。分别对制备的无机颗粒成分及其形貌结构,以及涂层和涂层织物的形貌结构进行表征分析,并讨论无机颗粒添加量对涂层和涂层织物防水透气及力学性能的影响。结果表明：制备的无机颗粒为纳米球形二氧化硅颗粒,适当添加该颗粒可有效改善涂层织物的综合性能,使其达到服用要求;当其添加量为1.5%时,涂层织物综合性能最优,涂层的断裂强力、断裂伸长率分别增加52.4%和11.0%,涂层织物表面接触角增大20.0%,透气率增幅达242.6%。