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原来金刚石涂层刀具这么深奥

发表日期:2019年5月6日??来源:贤集网技术论坛

CVD金刚石涂层与非晶金刚石涂层的区别

非晶金刚石(也称为类金刚石碳——译注)涂层是采用PVD工艺沉积的一种碳膜。它既具有一部分金刚石的SP3键,又具有一部分碳的SP2键;其成膜硬度很高,但又低于金刚石膜的硬度;其厚度也比我们通常沉积的金刚石膜要薄一些。加工石墨时,非晶金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的2~3倍。与之相比,CVD金刚石则是采用CVD工艺沉积的纯金刚石涂层,加工石墨时的刀具寿命是硬质合金刀具的12~20倍,从而可减少换刀次数,提高加工的可靠性和精度一致性。

不能用金刚石刀具加工淬硬钢

金刚石由碳原子构成。某些材料受热时,会从金刚石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。铁就是此类材料之一。用金刚石刀具加工铁族材料时,摩擦产生的热量会使金刚石中的碳原子扩散到铁中,从而造成金刚石涂层因化学磨损而提前失效。

重磨和(或)重涂层的金刚石涂层刀具质量难以保证

由于刀具表面生成的涂层为纯金刚石,因此用金刚石磨轮对刀具进行重磨需要耗费很长时间。此外,为使金刚石生长而采用的刀具制备工艺会改变刀具表面的化学特性,由于涂层时要求对这种化学特性进行非常精确的控制,因此刀具重新涂层的效果难以得到保证。

金刚石涂层刀具的寿命各不相同

与任何其他刀具一样,金刚石涂层刀具的寿命也各不相同,主要取决于被切削材料、选用的进给率和切削速度,以及工件的几何形状等。一般来说,加工石墨的金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的10~20倍,在某些情况下甚至可能更长。这样,就能用一把刀具完成几乎任何加工任务,无需因刀具磨损而换刀,避免了加工中断和重新校准,从而有可能实现无人值守加工。在复合材料的加工中,也完全可能获得较长的刀具寿命。据报道,在加工高密度玻璃纤维、碳纤维和G10-FR4等难加工复合材料时,金刚石涂层刀具的寿命可高达未涂层硬质合金刀具的70倍。

金刚石涂层的剥落可以预防

涂层剥落是金刚石涂层刀具的一个严重问题,也是一个常见问题(尤其在加工碳纤维之类材料时),会导致刀具寿命难以预测。上世纪90年代后期,界面化学特性被确定为是影响金刚石涂层粘附性能的重要因素。通过选择兼容性好的硬质合金化学特性、采用适当的预处理技术和合理的沉积反应条件,就有可能减轻或消除金刚石涂层的剥落,稳定地实现平稳的磨损模式。在显微镜下观察正常磨损的金刚石涂层刀具,可以发现,金刚石被稳定磨损直至硬质合金基体,而没有发生崩刃或剥落。


关键词:原来金刚石涂层刀

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