CVD金剛石
PCD、PCBN和人(rén)工合成單晶金剛石均是在高溫高壓下合成的,而CVD金剛(gāng)石是在低(dī)壓下合成的
CVD金剛石有兩(liǎng)種形式(shì)∶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(cháng)用K類合金)上沉積一層厚度約10-30微米,由多晶組成的膜狀金剛石而成。因基體易於製成複雜形狀,故適用於幾何(hé)形狀複雜的刀具。據報道(dào),美國(guó)和(hé)日本等國家(jiā)已(yǐ)相繼推出了CD的(de)絲錐(zhuī)、鑽頭、立銑刀和帶斷屑槽的可轉位刀片(如瑞典Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25牌號(hào))等產品,用於有(yǒu)色(sè)金屬和(hé)非金屬材料的高速精密加工,刀具壽命(mìng)比未塗層(céng)的(de)硬質合金刀(dāo)具提高近十倍,有些甚至數(shù)十倍(bèi)。
TFD是(shì)沉積厚度可(kě)達1mm的無襯底金剛石厚膜,根據需要再將厚(hòu)膜切割成一定的(de)大小,然後焊在硬質合金刀片上使用。
TFD有很好的綜(zōng)合性能,它沒有天(tiān)然金剛石各(gè)向異(yì)性的缺點,由於(yú)不用金屬結合劑,雜質含量低,純(chún)度接近(jìn)100%,故硬度和(hé)熱導率比PCD更高,摩擦因數更小,化學(xué)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)則稍低於PCD。外國(guó)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(dù)金(jīn)剛石或電鍍CBN是以金屬鎳和鈷等作結(jié)合劑,利用電鍍工藝把(bǎ)金剛石或CBN的細小顆粒包鑲在一定尺寸和幾何形狀(zhuàng)的刀(dāo)具基體表麵,再經(jīng)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(liào)磨具磨削研究所和山東蓬萊金剛石(shí)工具廠等生產的(de)電鍍金剛(gāng)石或電鍍(dù)CBN鉸刀屬於這類刀具。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、表麵粗糙度達Ra0.2-0.1微米的(de)孔。例如,廣泛用於液壓隨(suí)動係統和燃油係(xì)統精密偶件的閥孔,目前生產上最終工序大多以這(zhè)種鉸刀加工。
5性能(néng)特點
金剛石具有極高的硬度和耐磨性,其顯微硬度可達10000HV,是刀具材料中最硬的材料。同時它的摩擦係數小,與非鐵金屬無親和力,切屑易流出,熱導率高(gāo),切削時不易產生積(jī)屑瘤,加工表麵質量(liàng)好。能有效地加工非鐵金屬材料和非(fēi)金屬材料,如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷(cí)、末燒結的硬質合金、各種纖(xiān)維和顆粒加(jiā)強的複合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各(gè)種耐磨(mó)的(de)木(mù)材(尤其是實心木和膠合(hé)板等複合材料)。
金剛石的缺點是韌性差,熱穩定性低。700℃~800℃時(shí)容易碳化,故不適於加工鋼鐵材料。因為在高溫下鐵(tiě)原子容易與碳原子作用而使其轉化為石墨結構。此外,用它切削鎳(niè)基合金時,同樣也會迅速磨損。
CBN的硬度僅次於金剛石(可達8000HV~9000HV),並且熱穩(wěn)定性高(達(dá)1250℃~1350℃),對鐵族元素(sù)化(huà)學惰性大,抗粘結能力強,而且用(yòng)金剛石砂輪(lún)即可磨削開刃,故適於加工各種淬硬(yìng)鋼、熱噴塗材料、冷硬鑄鐵和35HRC以上的鈷基(jī)和鎳基等難切削材料。