CVD金剛(gāng)石
PCD、PCBN和人工合成單晶金剛石均是在高(gāo)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(mó)塗層(CD)和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(de)膜狀金剛石而成。因基體易於製成複雜形狀,故適用於幾(jǐ)何形狀複雜的刀(dāo)具。據報道,美國和日本等國家已(yǐ)相繼推出了CD的絲錐、鑽頭、立銑刀和帶斷屑(xiè)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,用於有色金屬(shǔ)和非金屬材料的高速精密加工,刀(dāo)具壽命比未塗層的硬質合(hé)金刀(dāo)具提(tí)高近十倍,有些甚至數十倍。
TFD是沉積厚(hòu)度可達1mm的無襯底金剛石(shí)厚膜,根據需要再將厚膜切割成一定的大小,然後焊在硬質合金刀片上使用。
TFD有很好的綜合(hé)性能,它(tā)沒(méi)有天然金剛石(shí)各向異性的缺點,由於不用金屬結合劑,雜質(zhì)含量(liàng)低,純度接近100%,故硬度(dù)和熱導率比PCD更高,摩擦因數更(gèng)小,化學穩定性更好,可采用比PCD刀具更高的切削速度(dù),韌性和(hé)強度則稍低於PCD。外國已有TFD的商品供(gòng)應。TFD未來可(kě)取代昂貴(guì)的天然金剛石刀具或PCD金剛石刀具(jù)。
電鍍金剛石或電鍍CBN
電鍍金剛石或電鍍CBN是以金屬鎳(niè)和鈷等作結合(hé)劑,利用電鍍工藝把金剛石或CBN的細小顆粒包鑲在一定(dìng)尺寸和幾何形狀的刀具基體表(biǎo)麵,再經(jīng)適當修磨製成。此法製造工藝簡(jiǎn)單,隻需要電鍍(dù)設備(bèi)即可(kě)。例如,鄭州(zhōu)磨料(liào)磨(mó)具磨削研究所和山東蓬(péng)萊金剛石工(gōng)具廠等生產的電鍍金剛石或電鍍CBN鉸刀屬於這類刀具(jù)。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微米的孔。例如,廣泛用(yòng)於液壓隨動係統和燃油係統精密(mì)偶件的閥孔,目前生產上最終工序大多以這種鉸(jiǎo)刀加工(gōng)。
5性能特(tè)點
金剛石具有極高的硬度和耐磨性,其顯微硬(yìng)度可達10000HV,是刀具材料中最硬的材料。同時它的(de)摩擦係數小,與非鐵金屬無親和力,切屑易流出(chū),熱導率高,切削時不易產生積屑瘤,加工表麵質量好。能有效地加工非鐵(tiě)金屬材料和(hé)非金屬材料,如銅、鋁等有色金屬(shǔ)及其合金、陶瓷、末燒結的(de)硬質合金、各種纖維和顆粒加強的複合材料、塑(sù)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(děng)複合材(cái)料)。
金剛(gāng)石的缺(quē)點是韌性差,熱(rè)穩定(dìng)性低(dī)。700℃~800℃時容易碳化,故不適於加工鋼(gāng)鐵(tiě)材料。因為在高溫下鐵原子容易(yì)與碳(tàn)原子作用而使其轉化為石墨結構。此外,用(yòng)它切削鎳基合金時,同樣也會迅速(sù)磨損。
CBN的硬(yìng)度僅次於金剛(gāng)石(shí)(可達8000HV~9000HV),並且熱(rè)穩定性高(達1250℃~1350℃),對鐵族元素化學(xué)惰性大,抗粘結能力強,而且(qiě)用金剛石砂輪即可磨削開刃,故適(shì)於加工各種淬硬鋼、熱噴塗(tú)材料(liào)、冷硬鑄鐵和35HRC以上的(de)鈷基和鎳基等難切削材料。