1、金剛石涂層
金剛石涂層是新型刀具涂層材料之一。它利用低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)在硬質(zhì)合金基體上生長(zhǎng)出一層由多晶組成的金剛石膜,用其加工硅鋁合金和銅合金等有色金屬、玻璃纖維等工程材料及硬質(zhì)合金等材料,刀具壽命是普通硬質(zhì)合金刀具的50~100倍。金剛石涂層采用了許多金剛石合成技術(shù),最普通的是熱絲法、微波等離子法和等離子噴射法。
近年來(lái),金剛石涂層的絲錐、鉸刀、銑刀以及用于加工印刷線路板上的小孔金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭及各種可轉(zhuǎn)位刀片。激光等離子體沉積金剛石的新工藝,用此法沉積金剛石,由于等離子場(chǎng)包圍整個(gè)刀具,刀具上的涂層均勻,其沉積速度比常規(guī)CVD法快1000倍。此法所成的金剛石涂層與基體之間產(chǎn)生真正的冶金結(jié)合,涂層強(qiáng)度高,可防止涂層脫落、龜裂和裂紋等缺陷。
2、類(lèi)金剛石(DLC)涂層
類(lèi)金剛石涂層在對(duì)某些材料(Al、Ti及其復(fù)合材料)的機(jī)械加工方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)低壓氣相沉積的類(lèi)金剛石涂層,其微觀結(jié)構(gòu)與天然金剛石相比仍有較大差異。不含氫的DLC硬度比含氫的DLC高,具有組織均勻、可大面積沉積、成本低、表面平整等優(yōu)點(diǎn),已成為近年來(lái)DLC涂層研究的熱點(diǎn)。沉積超硬DLC涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為Ti-TiC-DLC梯度轉(zhuǎn)變涂層,使硬度由較軟的鋼基體逐漸提高到表層超硬的DLC涂層。這類(lèi)復(fù)合涂層既保持了高硬度和低摩擦系數(shù),又降低了脆性,提高了承載力、結(jié)合力及磨損抗力。在硬質(zhì)合金刀片上涂覆類(lèi)金剛石DLC涂層,用于切削鋁合金和非鐵金屬,抗粘結(jié),能有效降低已加工表面的粗糙度。
經(jīng)過(guò)多年的研究表明:由于類(lèi)金剛石涂層的內(nèi)應(yīng)力高、熱穩(wěn)定性差及與黑色金屬間的觸媒效應(yīng)使SP3結(jié)構(gòu)向SP2轉(zhuǎn)變等缺點(diǎn),決定了它目前只能應(yīng)用于加工有色金屬,因而限制了它在機(jī)加工方面的進(jìn)一步應(yīng)用。但是近年來(lái)的研究表明,以SP2結(jié)構(gòu)為主的類(lèi)金剛石涂層(也稱為類(lèi)石墨涂層)硬度也可達(dá)到20~40GPa,卻不存在與黑色金屬起觸媒效應(yīng)的問(wèn)題,其摩擦系數(shù)很低又有很好的抗?jié)裥裕邢鲿r(shí)可以用冷卻劑也可用于干切削,其壽命比無(wú)涂層刀有成倍的提高,可以加工鋼鐵材料,因而引起了刀具廠家的極大興趣。目前類(lèi)金剛石涂層在切削領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
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