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CVD金剛石刀具

CVD金剛石

PCDPCBN和人工合成單晶金剛石均是在高溫高壓下合成的,而CVD金剛石是在低壓下合成的

CVD金剛石有兩種形式CVD薄膜涂層(CD)CVD厚膜(TFD)

CD是用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。因基體易于制成復雜形狀,故適用于幾何形狀復雜的刀具。據報道,美國和日本等國家已相繼推出了CD絲錐鉆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)等產品,用于有色金屬和非金屬材料的高速精密加工,刀具壽命比未涂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,然后焊在硬質合金刀片上使用。

TFD有很好的綜合性能,它沒有天然金剛石各向異性的缺點,由于不用金屬結合劑,雜質含量低,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刀具更高的切削速度,韌性和強度則稍低于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是以金屬鎳等作結合劑,利用電鍍工藝把金剛石或CBN的細小顆粒包鑲在一定尺寸和幾何形狀的刀具基體表面,再經適當修磨制成。此法制造工藝簡單,只需要電鍍設備即可。例如,鄭州磨料磨具磨削研究所和山東蓬萊金剛石工具廠等生產的電鍍金剛石或電鍍CBN鉸刀屬于這類刀具。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于2Mm、表面粗糙度達Ra0.2-0.1微米的孔。例如,廣泛用于液壓隨動系統和燃油系統精密偶件的閥孔,目前生產上最終工序大多以這種鉸刀加工。

5性能特點

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。同時它的摩擦系數小,與非鐵金屬無親和力,切屑易流出,熱導率高,切削時不易產生積屑瘤,加工表面質量好。能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料,如等有色金屬及其合金陶瓷、末燒結的硬質合金、各種纖維顆粒加強的復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復合材料)。

金剛石的缺點是韌性差,熱穩定性低。700800時容易碳化,故不適于加工鋼鐵材料。因為在高溫下鐵原子容易與碳原子作用而使其轉化為石墨結構。此外,用它切削鎳基合金時,同樣也會迅速磨損。

CBN的硬度僅次于金剛石(可達8000HV9000HV),并且熱穩定性高(達12501350),對鐵族元素化學惰性大,抗粘結能力強,而且用金剛石砂輪即可磨削開刃,故適于加工各種淬硬鋼、熱噴涂材料、冷硬鑄鐵和35HRC以上的鈷基和鎳基等難切削材料。

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