• <button id="4vdou"><object id="4vdou"></object></button>
  • <button id="4vdou"><object id="4vdou"><cite id="4vdou"></cite></object></button>
    <em id="4vdou"><ruby id="4vdou"><input id="4vdou"></input></ruby></em>
    <th id="4vdou"></th>

      1. <th id="4vdou"></th>

        粉末冶金 >> 新聞中心 >> 技術分享

        新型沉積法對金剛石合金的運用研討

        作者:翔宇粉末冶金制品

        發布時間:2020-08-12

        來源:本站 閱讀數量:87次 點贊數量:35次

        導讀:此欄目為您提供粉末冶金行業新聞,翔宇-15年專注粉末冶金加工定制,交期短,高質量且穩定。

           自20世紀80年代起,人們在金剛石薄膜制備技術方面進行了多方面的探索,開發出了多種金剛石薄膜沉積方法。目前,已成功開發出的金剛石膜的主要制備方法有熱絲CVD(HFCVD)法、微波等離子體CVD(MPCVD)法、直流等離子體噴射(DCArcPlasmaJet)CVD法和火焰沉積(FlameDeposition)CVD法等。
          金剛石涂層硬質合金工具技術的主要難點在于金剛石涂層與工具基體之間的附著力難以保障。鈷粘結相對金剛石涂層的影響主要表現在下述幾個方面:①碳在鈷中的擴散與溶解將抑制金剛石相的形核和生長;②鈷的存在將催化非晶碳的形成,削弱金剛石涂層的附著力。通過采取適當的硬質合金表面預處理方法,可以改變硬質合金表面的物理和化學性質,顯著改善金剛石涂層對硬質合金基體間的附著力。多年來,人們研究了許多種硬質合金的表面預處理方法,如機械研磨、化學脫鈷、等離子體刻蝕、施加中間過渡層、準分子激光輻照去鈷、化學反應替代法和熱處理蒸發去鈷方法等。在實踐中,可選用其中的一種或聯合使用多種方法對硬質合金進行表面預處理。

        新型沉積法對金剛石合金的運用研討  

        經常被采用的幾種硬質合金表面預處理方法是:①堿處理+酸處理兩步處理法。
          這是一種有效的硬質合金表面預處理方法,它先使用Murakami溶液(K3[Fe(CN)6]和KOH的水溶液)對硬質合金表層的WC晶粒進行一定程度的腐蝕,使其表面發生粗糙化;然后用H2SO4/H2O2溶液對硬質合金的表面進行處理,去除掉其表層的Co.上述的兩步處理法既消除了Co對金剛石形核的不利影響,同時增加了基體表面的粗糙度,可有效地提高金剛石涂層的附著力。
         ?、谠谟操|合金與金剛石涂層之間制備像W/WC、AlN、Ti、Mo等的過渡層。過渡層一方面能減小硬質合金基體與金剛石涂層在熱膨脹系數方面的突變,緩和熱應力,另一方面,過渡層能阻斷鈷的催化作用途徑,并在高溫下阻止鈷向金剛石涂層界面的擴散。還有通過對硬質合金進行表面滲硼處理,使硬質合金表層形成鈷與硼的穩定化合物,達到消除硬質合金表面存在的鈷對金剛石涂層過程的不利影響,提高金剛石涂層的附著力的目的。
         ?、鄣入x子體刻蝕也是一種常用的硬質合金表面預處理方法。等離子體具有很強的反應活性。CO+H2、H2O+H2等混合氣體的等離子體都能對鈷形成有效的刻蝕,去除硬質合金表層的鈷。等離子體還能使硬質合金表層的WC相還原為W,后者在金剛石涂層沉積過程中又會被碳化成WC相,從而增大金剛石涂層與硬質合金基體的有效接觸面積,提高金剛石涂層的附著力。
          金剛石涂層的微觀結構對涂層工具的使用性能也有一定的影響。晶粒發育良好的(111)方向織構為主的金剛石涂層一般具有較高的附著強度和耐磨性,但其表面的粗糙度較大;晶粒較小、結晶性較差的(100)織構取向為主的金剛石涂層的耐磨性較差,但其表面較為光滑。因此,人們力圖通過控制金剛石涂層的工藝來改變涂層的微觀結構,在涂層的初期生長結晶良好的主要為(111)取向的金剛石涂層,而在生長后期轉為生長結晶度較差的(100)取向的金剛石涂層。這樣做的好處在于既可以減小金剛石涂層的表面粗糙度,又可以保證金剛石涂層具有較高的附著力。
          強電流直流擴展電弧等離子體CVD金剛石涂層硬質合金工具技術強電流直流擴展電弧等離子體CVD金剛石薄膜沉積技術是在DC-arc的基礎上發展起來的。本實驗室研制強電流直流擴展電弧等離子體CVD金剛石涂層沉積中試設備,就是在以前大量試驗的基礎上,為了實現金剛石涂層工具產業化生產而設計制造的。
          本實驗室研制強電流直流擴展電弧等離子體CVD金剛石涂層沉積中試設備的特點是:①工作時等離子體放電柱很長,長達500mm,所以可沉積金剛石的工作范圍大,有利于實現批量產業化生產。②它的等離子體密度也非常高,這樣工件就可以放在遠離等離子體的位置,等離子體的波動對工件的影響較小,沉積的金剛石薄膜質量比較均勻。③工件的加熱靠氫原子在工件表面結合成氫分子時釋放的熱量,通過調節氫氣流量調節工件溫度,工件不需要額外的冷卻。④可以在復雜形狀的工具,如麻花鉆和端銑刀等工具上涂覆均勻的金剛石涂層。⑤設備結構簡單,經濟性比較好。
          化學氣相沉積金剛石涂層工具的使用性能及應用常規金剛石涂層硬質合金工具的應用金剛石涂層硬質合金工具兼備了硬質合金和金剛石兩者的優點,特別是它具有適用于各種復雜形狀工具的靈活性。金剛石涂層工具可被用于切削半成品陶瓷、石墨或玻璃纖維強化復合材料、黃銅、青銅、金屬基復合材料、塑料和層壓材料等。
          金剛石優異的高耐磨性使金剛石涂層工具具有比普通工具長得多的使用壽命。以加工A390合金時刀具的使用壽命為例,與未涂層硬質合金刀具相比,刀具經過金剛石涂層處理后,加工工件過程中涂層數控刀具參數的設置的磨損率非常低,刀具壽命提高了10倍以上。用金剛石涂層麻花鉆頭加工A390合金時,鉆孔數高達5000個,而使用未涂層硬質合金鉆頭只能加工500多個,并且經過金剛石涂層處理后,加工工件的表面光潔度明顯提高。從表中可以看到硬質合金工具經過金剛石涂層處理后,其使用壽命大幅度提高。
          細晶粒硬質合金金剛石涂層工具的應用細晶粒硬質合金不僅硬度高,耐磨性好,而且還具有較高的強度和韌性,因此細晶粒硬質合金具有優良的綜合性能?;w晶粒大小對切削性能有重要的影響,基體晶粒越細,其硬度越高,切削性能也越好。
          細晶粒硬質合金工具主要用于微型鉆頭、木工工具、精密工模具、牙鉆、難加工材料刀具等方面。例如細晶粒硬質合金工具在電子產品方面的應用,電子工業產品的發展趨勢是向小型化、集成化、精密化發展。集成電路板的材質是環氧樹脂粘結玻璃纖維或玻璃纖維增強塑料,這就要求微型鉆頭有很高的硬度和耐磨性,而鉆頭直徑很小易折斷,所以它還要求鉆頭有高的強度和韌性,采用細晶粒硬質合金金剛石涂層工具就可以滿足上述的工藝要求。
          為了在延長金剛石涂層工具使用壽命的同時,提高加工工件的表面光潔度,日本OSG株式會社開發出了細晶粒高表面光潔度硬質合金金剛石涂層工具。(a)是常規金剛石涂層工具的形貌,常規金剛石晶粒尺寸為5~10μm,膜厚14μm,通過控制沉積過程的工藝參數如沉積壓力、基體溫度、熱絲溫度、氣體流量等,減小金剛石晶粒的生長速度,提高二次形核率,可以得到細晶粒金剛石涂層工具(b)所示,金剛石晶粒尺寸1~2μm,涂層厚度12~14μm,涂層工具表面很光滑,加工的工件表面粗糙度很低。一般的金剛石涂層工具在加工硅鋁合金時,由于工具的表面粗糙度大,而影響了被加工工件表面的光潔度,因此難以獲得精加工所期待的光潔表面。而這種細晶粒高表面光潔度的金剛石涂層工具同時具有優良的抗粘著性、較高的加工精度、好的表面光潔度和耐磨性。
          金剛石涂層硬質合金工具以其低廉的加工成本,優良的性能和長的使用壽命引起了人們的關注。金剛石涂層工具在國外已經開始進入實用階段,美國sp3公司,德國Cemecon公司以及瑞士Balzers公司等多家公司的金剛石涂層產品已開始進入市場;國內雖然也有許多單位正在從事金剛石涂層工具的研究,但相對來講,國內企業在下述幾個方面還存在著一定的差距:(1)金剛石涂層硬質合金工具的涂層和基體之間的附著力仍需進一步提高;(2)金剛石涂層硬質合金工具涂層質量的穩定性還有待改善;(3)牙科鉆頭和電子工業用微型鉆頭等金剛石涂層工具有很好的市場前景,急需開發相關的技術;(4)適用于工業化生產硬質合金金剛石涂層工具的生產設備還需要進一步完善。
          總之,隨著對金剛石涂層硬質合金工具沉積設備的不斷改進,以及配套的適合產業化生產的基體預處理和薄膜沉積工藝的日益成熟,我國實現金剛石涂層工具產業化生產已指日可待。

        最近更新

        熱門閱讀

        久久综合色一综合色88欧美