1 引言

　　化學(xué)氣相沉積(CVD)金剛石工藝的發(fā)展為金剛石刀具的開發(fā)應(yīng)用提供了新的途徑争便。CVD金剛石刀具主要分為兩大類携帘，即金剛石薄膜涂層刀具和金剛石厚膜焊接刀具布筷。由于金剛石薄膜與刀具襯底材料間的附著力較小词祝，從而限制了金剛石薄膜涂層刀具的應(yīng)用园担。金剛石厚膜焊接刀具由于較好解決了膜與刀體間的粘接力問題，且厚膜刀具刃磨方便扰柠，可獲得良好的表面粗糙度和極小的刃口半徑粉铐，因而具有廣闊的應(yīng)用前景疼约。

　　2 高質(zhì)量金剛石厚膜的制備

　　金剛石厚膜的質(zhì)量直接影響刀具的切削性能卤档，因此制備高質(zhì)量的金剛石厚膜是厚膜刀具應(yīng)用的關(guān)鍵。為此程剥，本文對沉積參數(shù)對金剛石厚膜質(zhì)量的影響進(jìn)行了試驗劝枣。

　　試驗方法及條件

　　采用乙炔—氧氣燃燒火焰(燃焰法)沉積金剛石厚膜，試驗裝置見圖1织鲸。乙炔舔腾、氧氣的流量由轉(zhuǎn)子流量計控制。測溫?zé)犭娕贾糜诨砻嫦?mm處搂擦∥瘸希基片材料采用鎢片。為增加金剛石的成核密度瀑踢，用粒度5μm的金剛石微粉與煤油的混合物研磨基片表面扳还。沉積前用丙酮及酒精清洗基片表面。試驗條件：氧氣流量Q=2～3l/min咱茂；氧氣—乙炔流量配比Rf=0.9～1.0掰废；火焰錐頂?shù)交嚯xD=1～1.5mm；測量溫度T=600～950℃缴碉。

　　沉積溫度對厚膜質(zhì)量的影響

　　沉積溫度對金剛石晶粒生長行為的影響敢添。當(dāng)溫度為600～750℃時，金剛石厚膜的生長表面主要由呈(1 1 1)面的晶粒組成叁乍，晶粒大小均勻季训，沿厚膜生長方向呈柱狀生長，晶粒之間結(jié)合緊密则沃，厚膜組織致密肝庸。當(dāng)溫度為800～950℃時游鹿，金剛石膜在生長初期形成厚度約20～30μm的致密連續(xù)膜。隨后個別晶粒生長速度加快梨耽，抑制周圍晶粒的生長义誓，過快生長的晶粒表面呈(1 0 0)面，且平行于基片表面统岭，晶粒之間縫隙較大蟋定，不能形成致密的連續(xù)膜。

　　氧氣—乙炔流量配比Rf對厚膜質(zhì)量的影響

　　在不同Rf條件下金剛石厚膜生長表面的SEM照片草添。當(dāng)Rf=1.0時驶兜，反應(yīng)氣體中H、O远寸、OH的濃度較大抄淑，增強了對非金剛石碳的刻蝕，提高了金剛石膜的純度驰后，晶粒表面主要呈(1 1 1)面肆资，晶粒間結(jié)合緊密；當(dāng)Rf=0.95時灶芝，金剛石沿各晶向生長速度相差較大郑原，晶粒呈不規(guī)則形狀，二次成核密度增加夜涕；當(dāng)Rf=0.90時犯犁，金剛石厚膜由菜花狀聚晶金剛石粒組成，金剛石膜中非金剛石碳成份增加女器，膜的純度下降口迟。

　　3 金剛石厚膜焊接刀具制造技術(shù)

　　金剛石厚膜焊接刀具的制造一般包括厚膜的切割(形成制造刀具需要的形狀和尺寸)，厚膜與刀體的焊接及刀具切削刃的刃磨和拋光巨脚。

　　金剛石厚膜的激光切割

　　由于金剛石厚膜硬度高保蒲、耐磨性好、不導(dǎo)電秧诊，所以常規(guī)的機(jī)械加工筋劣、線切割、超聲波加工等方法不適合金剛石厚膜的切割加工喧撕。通常采用激光切割方法進(jìn)行切割加工正脸。

　　金剛石厚膜的焊接與刃磨

　　金剛石與一般金屬及其合金之間具有很高的界面能，致使金剛石不能被一般低熔點合金所浸潤呀琢，可焊性差鄙叼。金剛石膜與刀體材料之間添加Ti和Ag-Cu合金，通過釬焊與擴(kuò)散焊相結(jié)合的方法，借助填充材料的熔化和向基體擴(kuò)散使金剛石膜與刀體之間形成牢固的連接群娃。焊接條件：真空度B=2.5×10-3Pa衅侥，加熱溫度t=880℃，升劫瞳、降溫速度v=30℃/min倘潜，保溫時間T=30min，壓力p=10HPa志于。

　　借助能譜儀(EDS)及電子探針(EPMA)對接頭區(qū)垂直于界面方向的截面進(jìn)行了定點成份能譜分析和線掃描涮因。表1為界面區(qū)能譜分析成份分布的結(jié)果。由表可知伺绽，Ti养泡、Cu、Ag元素都具有明顯的濃度梯度奈应，其中靠近金剛石處Ti元素有較高的濃度分布澜掩。C、Ti兩種元素在界面處的濃度梯度均呈緩慢的過渡趨勢杖挣，說明兩者之間存在著明顯的跨界面擴(kuò)散現(xiàn)象肩榕，其擴(kuò)散深度約為4μm，且Ti元素在金剛石界面處的濃度明顯提高程梦，這一結(jié)果與EDS分析結(jié)果一致点把。由此可認(rèn)為C和Ti元素之間完全可能形成碳化物(TiC)，TiC的存在使兩者之間達(dá)到了冶金連接乞贡。

　　本文采用銅基金剛石砂輪粗磨、鑄鐵盤和金剛石微粉精研的方法刃磨厚膜刀具克酿。初步研究結(jié)果表明颅唇，金剛石膜的磨損主要由機(jī)械磨料磨損和晶粒脫落兩種形式構(gòu)成，磨損機(jī)理尚待進(jìn)一步研究限匕。

　　本試驗利用該工藝制作的厚膜刀具切削YL-12西练。干切削1小時后，厚膜未脫落困荤，可充分滿足切削加工要求然板。

　　4 結(jié)論

　　當(dāng)沉積溫度為600～750℃，Rf=0.95～1.0時捎鹤，利用燃焰法可沉積出致密的高質(zhì)量金剛石厚膜秃标。

　　利用激光切割金剛石厚膜，切割效率高亡荞，切縫窄篡话，厚膜沒有出現(xiàn)裂紋等缺陷。

　　采用Ti及Ag-Cu合金做中間層，利用真空釬焊和擴(kuò)散焊工藝镰矿，可獲得較高的焊接強度琐驴，可滿足切削刀具的要求。

　　金剛石厚膜的磨損形式以磨料磨損及晶粒脫落為主秤标。

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