化學(xué)氣相沉積(CVD)金剛石作為一種新型超硬刀具材料,為金剛石刀具的應(yīng)用開辟了新的途徑徘熔。CVD金剛石刀具主要有兩種類型:CVD金剛石薄膜涂層刀具和CVD金剛石厚膜焊接刀具。目前來說,CVD金剛石厚膜刀具的應(yīng)用比較廣泛淆党。

一酷师、CVD金剛石薄膜涂層刀具

CVD金剛石薄膜涂層刀具是指通過CVD方法在一定溫度下使金剛石沉積于某些基體(通常為K類硬質(zhì)合金)刀片上的刀具,其金剛石膜厚度約為10～30μm。

CVD金剛石薄膜涂層刀具因金剛石厚度較薄,難于刃磨,前染乌、后刀面及刃口質(zhì)量較差,只適用于粗加工山孔、半精加工和復(fù)雜形狀刀具。粗加工的切削較大,當(dāng)金剛石與基體間的附著力不足以抗拒切削力的破壞時,金剛石膜就會脫落荷憋。這種刀具加工出的工件表面粗糙度一般大于Ra0.2μm台颠。

盡管目前國內(nèi)CVD薄膜涂層刀具的應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài),但隨著CVD金剛石生長技術(shù)的提高,CVD金剛石基團(tuán)顆粒的大小已經(jīng)由40～50μm縮小到十幾甚至幾個納米,從而出現(xiàn)了納米金剛石。如美國阿貢國家實驗室(Argonne Nat. Lab)的Dr. Gruen D.M已經(jīng)生長出質(zhì)量良好搬雳、表面為鏡面(表面最高峰與最低峰間距為15nm)为或、任意厚度的納米金剛石膜,而且其涂層的附著力足夠。相信其對涂層刀具的應(yīng)用有所促進(jìn)晃键。

二特棕、CVD金剛石厚膜焊接刀具 CVD金剛石厚膜焊接刀具是先把切割好的CVD金剛石厚膜一次焊接至基體(通常為K類硬質(zhì)合金)上,形成復(fù)合片,然后拋光復(fù)合片,二次焊接至刀體上,刃磨成需要的形狀和刃口。 制造工藝流程:高品質(zhì)的CVD金剛石膜的制備→激光切割→一次焊接成復(fù)合片→復(fù)合片拋光→二次焊接至刀體上→刃磨→檢驗迟赶。下面介紹幾個關(guān)鍵工序,如切割,焊接,拋光和刃磨等创哩。

激光切割

CVD金剛石膜硬度高、不導(dǎo)電(現(xiàn)已有導(dǎo)電型CVD金剛石,但其電阻率很大)堵但、耐磨性極強(qiáng),常規(guī)的機(jī)械加工和線切割等方法不適合于CVD金剛石厚膜的切割波笆。高效的加工方法是激光切割。

一次焊接

一次焊接是指在真空條件下將CVD金剛石厚膜焊接至某些基體上,形成復(fù)合片。金剛石與一般金屬間的可焊接性極差弓呵。目前,金剛石厚膜刀具的焊接工藝主要采用表面金屬化的方法六赢。焊料為含鈦的銀銅合金,鈦的作用是在焊接加熱過程中與金剛石膜表面反應(yīng),產(chǎn)生TiC中間層,使金剛石膜表面金屬化,從而提高焊接強(qiáng)度。

焊接用基體通常為K類硬質(zhì)合金茉漂。在高真空條件下,采用擴(kuò)散焊加釬焊的工藝,Ag—Cu—Ti合金作中間層,將金剛石厚膜焊接在硬質(zhì)合金基體上,焊接強(qiáng)度滿足切削加工要求劳景。

復(fù)合片拋光

拋光的目的是把刀片上表面(即前刀面)拋光成鏡面,一般要求達(dá)到Ra0.1μm以下。刀具前刀面拋光后可以減少與切屑的摩擦與粘結(jié),延長刀具壽命碉就；同時還可以改善刀刃的平整度與鋒利性,提高切削加工的精度盟广。復(fù)合片的拋光用專門的拋光機(jī)。

二次焊接

二次焊接是指將復(fù)合片焊接至刀體上瓮钥。所用設(shè)備多為高頻感應(yīng)焊接設(shè)備,所用焊料為銀銅焊料和釬劑筋量。焊接溫度為650～700℃之間。溫度不可過高,焊接過程中應(yīng)保持各焊接面干凈碉熄。合理選用釬劑有利于提高焊接強(qiáng)度和改善復(fù)合片基體與刀體材料的焊接性能桨武。一般來說二次焊接的強(qiáng)度為180～200MPa,可滿足金剛石刀具切削加工的要求。

另外,為了改善刀具的外觀,可以用油石條磨掉多余的銀銅,用噴砂法去除表面氧化層,用表面鍍Ni法或用鈍化液浸泡防止刀體的氧化生銹锈津。

刃磨CVD金剛石有很高的硬度和耐磨性,刃磨極為困難呀酸。目前普遍采用類似PCD刀具的刃磨方法。

設(shè)備:采用專門的工具磨床,設(shè)備廠家有英國COBORN公司琼梆、臺灣KARMAM公司性誉、瑞士EWAG公司和北京迪安公司等。其主要功能包括:直刃磨削和圓弧磨削,圓弧磨削又包括圓錐后刀面和圓柱形后刀面的形成以及圓錐與圓柱后刀面的組合等茎杂。為了實現(xiàn)這些功能,要求機(jī)床的主要運(yùn)動包括:機(jī)床主軸(砂輪)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動曾搪；主軸的往復(fù)直線運(yùn)動；刀架的回轉(zhuǎn)運(yùn)動,配合顯微鏡或投影儀精確對準(zhǔn)回轉(zhuǎn)中心,得到不同的刀尖圓弧半徑等扯连。

砂輪:刃磨所用砂輪為樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪,刃磨工藝分為粗磨权饥、半精磨和精磨等。砂輪粒度范圍為250～325至W10～07吝殖。為了提高刃口質(zhì)量,有時還需研磨戳酒、拋光等工藝,所用粒度更細(xì),甚至為1～3μm。為了得到高質(zhì)量的刃口,通常采用嵌砂的鑄鐵盤進(jìn)行研磨帚颤。

刃磨:刃磨過程中,需加冷卻液,并應(yīng)注意砂輪的修整,通常用適合的油石條正確地修整砂輪可以提高刃磨效率和改善刃磨質(zhì)量伟杂。由于CVD金剛石的抗沖擊性能不如PCD金剛石,因此有些特殊要求的刀具刃磨后的刃口應(yīng)倒鈍,一般為0.02～0.03mm。

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