CVD金剛石
PCD、PCBN和人工合成單晶金(jīn)剛石均(jun1)是在高溫高壓下合成的(de),而(ér)CVD金(jīn)剛石是在低壓下合成(chéng)的
CVD金剛石有兩種形式∶CVD薄膜塗層(CD)和CVD厚膜(TFD)。
CD是用CVD工藝,在硬質合金基體(常用K類合金)上(shàng)沉(chén)積一層厚度約10-30微米,由多晶(jīng)組成的膜(mó)狀金剛石而成。因基體易於製(zhì)成複雜形狀,故適用於幾何形狀複雜的刀具。據報道,美國和日本等國家已相繼推出了CD的絲錐、鑽頭、立銑刀和帶斷(duàn)屑槽的可轉位刀(dāo)片(如瑞典Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25牌號)等(děng)產品,用於有色金屬和非金屬(shǔ)材料的高(gāo)速精(jīng)密加工(gōng),刀具壽命比未塗層的硬質合金刀具提高近十倍,有些甚至數十倍。
TFD是沉積厚(hòu)度可達1mm的無襯底金剛石厚膜,根據需要再將厚膜切割成一定的大小,然後焊在硬(yìng)質合(hé)金刀片上使用。
TFD有很好的綜合(hé)性能,它沒有(yǒu)天然金剛石(shí)各向異性的缺點,由於不用(yòng)金(jīn)屬結合劑,雜質含量低,純度接近100%,故硬(yìng)度和熱導(dǎo)率比(bǐ)PCD更(gèng)高,摩擦因數更小,化(huà)學穩(wěn)定性更好,可采用比PCD刀具更高的切削速度,韌性和強度(dù)則稍低(dī)於PCD。外國已有TFD的商品供應。TFD未來可取代昂貴的天然金剛石刀具或PCD金剛石刀具。
電鍍金剛石或電鍍CBN
電鍍金剛石或電鍍CBN是以金屬鎳和鈷等作結合劑,利用電鍍工藝把金剛石或CBN的細(xì)小(xiǎo)顆粒包(bāo)鑲在一(yī)定尺寸和幾何形狀的刀具基體表麵,再經適當修磨製成。此法製造工藝簡單,隻需要電鍍設備即可。例如,鄭州磨料磨具(jù)磨削研究所和山東蓬萊金剛石工(gōng)具廠等生產的電鍍金剛石或電鍍CBN鉸刀屬於(yú)這類刀(dāo)具。使用表明,用其可成功地加工尺寸精度和幾何形狀精度都小於2Mm、表麵(miàn)粗糙(cāo)度達Ra0.2-0.1微米(mǐ)的孔。例如,廣泛用於(yú)液壓隨動係統和燃油係統精(jīng)密偶件的閥孔,目前生產上最終工序大多以這種鉸刀(dāo)加工。
5性能特點
金剛石具有極高的硬度和(hé)耐磨(mó)性,其顯微硬度可達10000HV,是刀具(jù)材(cái)料中最硬的材(cái)料(liào)。同時(shí)它(tā)的摩(mó)擦係數小,與(yǔ)非鐵金屬無親和力,切屑易流出,熱(rè)導率高,切削時不易產(chǎn)生積屑瘤,加工表麵質量好。能(néng)有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料,如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結的硬(yìng)質(zhì)合金、各(gè)種纖維和顆粒加強的複合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨的木材(尤(yóu)其是實心木和膠合(hé)板等複合材料)。
金剛石的(de)缺點(diǎn)是韌性差,熱穩定性(xìng)低。700℃~800℃時容易碳化,故不適於加(jiā)工鋼鐵材料。因為(wéi)在高(gāo)溫下鐵原子容易與碳原子作用而使其轉化為石墨結構(gòu)。此外,用它切削鎳基合金時,同樣也(yě)會迅速磨損。
CBN的硬度僅次於(yú)金剛石(可達8000HV~9000HV),並且熱穩定性高(達1250℃~1350℃),對鐵族元(yuán)素化學惰(duò)性大,抗粘結能力(lì)強,而且用金(jīn)剛石砂輪即可磨削開(kāi)刃(rèn),故適於加工各種淬硬鋼、熱噴塗材料、冷硬鑄鐵和(hé)35HRC以上的(de)鈷基和鎳基等難切削材料(liào)。