金剛石薄膜涂層刀具是一種近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一種高新技術(shù)產(chǎn)品焚志。由于金剛石具有硬度高、摩擦系數(shù)低、導(dǎo)熱性好等特性,因而使用金剛石薄膜涂層刀具切削,有加工精度高拟艳、切削壽命長(zhǎng)、切削力小砍梁、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)悦浙。其切削壽命與目前使用的聚晶金剛石(PCD)刀具相當(dāng),是硬質(zhì)合金刀具壽命的10～140倍愤栽。它特別適用于切削加工有色金屬、陶瓷挟七、纖維層壓復(fù)合材料等善歌。PCD和硬質(zhì)合金刀具常因后刀面嚴(yán)重磨損、刀尖圓弧半徑增大而失效,而金剛石薄膜涂層刀具則通常以金剛石薄膜涂層的開(kāi)裂侮杆、剝落以及被磨穿而失效吸哩。正是由于這一點(diǎn),其失效的預(yù)報(bào)較為容易實(shí)現(xiàn),這對(duì)切削過(guò)程中降低廢、次品和實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)的自動(dòng)化具有重要的意義疮蹦。

對(duì)比切削試驗(yàn)

金剛石薄膜涂層刀具的襯底是YG6硬質(zhì)合金,型號(hào)為C116,刀尖圓弧半徑為0.3～0.8mm诸迟。

在化學(xué)氣相沉積金剛石薄膜過(guò)程中,硬質(zhì)合金中的鈷粘結(jié)相會(huì)促使石墨生長(zhǎng),因此必須對(duì)硬質(zhì)合金襯底表面進(jìn)行預(yù)處理,以去除或降低襯底表面層中的鈷含量。一般的預(yù)處理工藝為:首先對(duì)襯底表面進(jìn)行酸蝕去鈷,再用金剛石微粉研磨和用丙酮進(jìn)行超聲清洗,然后進(jìn)行還原降碳和用離子束輔助沉積鉬過(guò)渡層和類(lèi)金剛石膜愕乎。

還原降碳是將襯底表面的WC轉(zhuǎn)變?yōu)閃或W2C,在隨后合成金剛石膜過(guò)程中,氣相中的碳再將W或W2C轉(zhuǎn)變成WC,以提高膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度阵苇；鉬過(guò)渡層可以阻擋鈷的擴(kuò)散,這是因?yàn)橐r底表面的鈷被酸浸蝕去除后,在化學(xué)汽相沉積金剛石過(guò)程中,由于襯底溫度高達(dá)700～900℃,鈷會(huì)重新擴(kuò)散到表面,甚至將已合成的金剛石轉(zhuǎn)變?yōu)槭?/p>

預(yù)處理后的襯底用熱絲CVD法沉積金剛石薄膜,膜層厚度5～6μm,合成的金剛石晶粒細(xì)小,均勻致密光滑,刀具無(wú)須再拋光。

同時(shí)用PCD和硬質(zhì)合金刀具車(chē)削汽車(chē)活塞外圓(φ105mm×110mm)進(jìn)行對(duì)比切削試驗(yàn),汽車(chē)活塞的材料為含硅11%～18%的鋁合金感论。切削工藝參數(shù)為:切削速度300～700m/min绅项；進(jìn)給量0.1mm/r；切削深度0.2mm,干式切削比肄。用示波器監(jiān)測(cè)切削力的動(dòng)態(tài)變化,并隨時(shí)觀察切屑情況,切削后檢查工件尺寸精度和表面質(zhì)量以及刀具失效情況快耿。對(duì)比結(jié)果,硬質(zhì)合金刀具切削壽命最短,而金剛石薄膜涂層刀具能連續(xù)切削50～120min,切削總長(zhǎng)度達(dá)到15～80km。雖然其使用壽命沒(méi)有PCD刀具長(zhǎng),但加工表面質(zhì)量比用PCD刀具切削的要好芳绩。

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