CVD金剛石
PCD、PCBN和人工合成單(dān)晶金剛石均是在(zài)高溫高壓(yā)下合成的,而(ér)CVD金剛石是在低壓下合成的
CVD金剛石(shí)有兩種形式∶CVD薄膜塗層(CD)和CVD厚膜(TFD)。
CD是(shì)用CVD工藝,在硬質合金基體(常用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(xíng)狀,故適用於幾何(hé)形狀(zhuàng)複雜的刀具。據報道,美國和日本(běn)等國家已相繼推出了CD的絲錐、鑽頭、立銑刀和帶斷屑槽的可(kě)轉位刀片(如瑞典Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司(sī)的KCD25牌(pái)號)等產品,用於有色金屬和非金屬材料的(de)高速精密加工,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(shì)沉(chén)積厚度可(kě)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(zài)硬質合金刀片上使用。
TFD有很好的綜(zōng)合性能(néng),它沒(méi)有(yǒu)天然金剛石各向異性的缺點,由於不用金屬結合劑,雜質(zhì)含量低(dī),純度接近100%,故硬度和熱導率比PCD更高,摩擦因數更小,化學穩定性更好,可采用比PCD刀(dāo)具(jù)更高的切(qiē)削速度,韌性和強度則稍低於PCD。外國已有TFD的商品供應。TFD未來可取代昂貴的天然(rán)金剛石刀具或PCD金剛石刀具。
電(diàn)鍍金剛石(shí)或電鍍CBN
電鍍金剛石或(huò)電鍍CBN是以金(jīn)屬鎳和鈷等作結合劑,利用電鍍工藝把金剛石或CBN的(de)細小顆粒包鑲在一定(dìng)尺(chǐ)寸和幾何形狀的刀具基體表麵,再經適當修磨製(zhì)成。此法製造工藝簡單,隻需要電鍍設備即可。例如,鄭州磨(mó)料磨具磨削研究所和山東蓬萊金(jīn)剛石工具廠等生產的電鍍金剛石或電鍍CBN鉸刀屬於這類刀具。使用(yòng)表(biǎo)明,用其可成功(gōng)地加工尺寸精度和幾何(hé)形狀精度(dù)都小於2Mm、表麵粗糙度達Ra0.2-0.1微米的孔。例(lì)如,廣泛用於液(yè)壓隨動係統和燃油係統精密偶件的閥孔,目前生產上最終工序大多以這(zhè)種鉸刀加工。
5性能特點
金剛石具有(yǒu)極高的硬度和耐磨性,其顯微硬度可(kě)達10000HV,是刀具(jù)材料(liào)中最硬的材料(liào)。同(tóng)時它的(de)摩擦係數小,與非鐵金屬無親和力,切屑易(yì)流(liú)出,熱導率高,切削時不易產(chǎn)生積屑瘤,加工表麵質量(liàng)好。能有效地加工非鐵(tiě)金屬材料(liào)和非金屬材料,如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結的硬質合金、各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(尤其是實心木和膠合板等複合材(cái)料)。
金剛石的缺(quē)點是韌性差,熱穩定性低。700℃~800℃時容易碳化,故不適於加工鋼鐵材料。因為在高溫下鐵原子容易與碳原子作用而使(shǐ)其轉化為石(shí)墨結構。此外,用它切削鎳基合金時,同樣也會(huì)迅速磨損。
CBN的(de)硬度僅次於金剛石(可達8000HV~9000HV),並且熱穩定性高(達1250℃~1350℃),對鐵族元素化學(xué)惰性大,抗粘結能(néng)力強,而且用金剛石砂輪即可磨削開刃,故適於加工各種淬硬鋼、熱噴塗材料(liào)、冷硬鑄鐵和35HRC以(yǐ)上的(de)鈷基(jī)和鎳基等難(nán)切削材料。