類金剛石(shi)膜超(chao)硬材料涂(tu)層 金剛石(shi)膜簡介

CVD、PVD等技術的(de)(de)出現，是切削工(gong)具領域中的(de)(de)一次重大的(de)(de)革命。它(ta)的(de)(de)出現立(li)即引起了機械制造領域的(de)(de)巨大反響(xiang)，理想(xiang)的(de)(de)切削工(gong)具應當是既有硬的(de)(de)表(biao)面，又(you)有高的(de)(de)韌性(xing)(xing)，涂層(ceng)技術便達到了這(zhe)個目標。最早(zao)的(de)(de)涂層(ceng)材料(liao)都是陶瓷性(xing)(xing)質的(de)(de)物質，如TiN、TiC、Al2O3等，近年來，涂層(ceng)技術又有了(le)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)發展。超硬材(cai)料(liao)(liao)涂層(ceng)正在得到全(quan)面應(ying)用(yong)，許多(duo)產品(pin)相繼出現在市場上，但國內(nei)尚處在實(shi)驗階段，預計也會很(hen)快突破，超硬材(cai)料(liao)(liao)涂層(ceng)的(de)(de)(de)(de)發展，使(shi)整個(ge)現有的(de)(de)(de)(de)切削工具的(de)(de)(de)(de)性能(neng)都明顯得到了(le)提高，面對當前(qian)大(da)量(liang)涌現的(de)(de)(de)(de)難(nan)加工材(cai)料(liao)(liao)，這些新發展的(de)(de)(de)(de)涂層(ceng)技術將(jiang)有巨大(da)的(de)(de)(de)(de)適應(ying)能(neng)力，前(qian)景相當喜人。

超硬材料涂層的種類共有三大類，即類金剛石、金剛石和CBN。這(zhe)些涂層材料均為純(chun)金剛石或(huo)純(chun)CBN,所以硬度與(yu)沉積(ji)的材料(liao)是(shi)相同的，和PCD與PCBN相比，因不含結合劑，所以硬度(du)、耐磨性等均(jun)有(you)較(jiao)大的提(ti)高。

金剛石涂層和CBN涂層的(de)性能與(yu)原材料是(shi)(shi)相同的(de)，只是(shi)(shi)薄膜而已，使(shi)用時(shi)與(yu)陶瓷涂層類同。

金剛石膜簡介

這里著(zhu)重介紹(shao)類金剛石膜。

類金剛石碳(Diamond-LikeCarbon,簡(jian)稱(cheng)DLC)膜具有與金剛(gang)石膜相似的優異性能(neng)，其抗(kang)摩(mo)擦(ca)磨損(sun)性能(neng)良好，且DLC膜制備工(gong)藝日趨(qu)成(cheng)熟，可(ke)以在很(hen)低的沉積溫度下獲(huo)得大面積且表面粗糙度小的DLC膜(mo)，而金(jin)剛石(shi)薄膜(mo)則要(yao)求較高的沉(chen)積溫度(約800℃～1000℃)，因此，許多基(ji)體(ti)材料受到限制，如高速鋼，而(er)且在大面積(ji)上沉積(ji)均勻也比(bi)較困難，表(biao)面也粗糙。因此，DLC膜在(zai)許多場合(he)更易獲(huo)得應用(yong)，如可作(zuo)磁盤(pan)的保(bao)護膜。

在涂層切削工具的使用方面，和陶瓷涂層的一樣，涂層基體也必須作很好的處理。一般基體的硬質合金為YG8,其預處理(li)工藝首(shou)先用(yong)W1金剛石微粉(fen)拋光，再進行表面脫(tuo)鈷15min,脫鈷液為1:3硝酸水(shui)溶液，然(ran)后在(zai)丙(bing)酮中(zhong)超(chao)聲(sheng)波清洗(xi)10min。基體在涂(tu)復之前，清洗的工(gong)作極為重(zhong)要。如果(guo)是(shi)切削工(gong)具，在刃(ren)磨(mo)中必須保證(zheng)不能退(tui)火。

由(you)于超硬(ying)材料涂復的技術歷史尚短，還處在發(fa)展(zhan)之中。相信它也會(hui)和陶瓷涂層技術一樣(yang)，會(hui)更加完(wan)善。

厚膜金剛石

金剛石薄膜的合成技術和應用研究在全球范圍發展極為迅速，形成了“金剛石薄膜熱”。在這十多年內，氣相合成的方法發展到二十多種，一般沉積的速度每小時只1～2μm,如(ru)何(he)加快沉積(ji)速(su)度(du)一直(zhi)是人(ren)們研究的課(ke)題。在近(jin)期(qi)沉積(ji)速(su)度(du)發展到了100μm/h以上，最(zui)高達到930μm/h。我們稱之為厚膜金(jin)剛(gang)石。我國東(dong)方天地金(jin)剛(gang)石研究所成功地掌握(wo)了(le)這(zhe)門技術，最大的(de)沉(chen)積厚度達到了(le)2.3mm。現在(zai)已商品化，進入了國(guo)際先進行(xing)列。

厚膜金剛石不同于PCD之(zhi)處(chu)是(shi)沒有(you)結合劑，是(shi)純金剛石，所以它的硬(ying)度高得多，與天然金剛石不(bu)同，它具有(you)各向同性，成本低，因此在許(xu)多方面將(jiang)取代PCD。用作拔(ba)絲模將是(shi)均勻(yun)磨損，因此拔(ba)絲的(de)線材(cai)質量(liang)(liang)明顯(xian)優于天然金剛石(shi)模具(ju)。如(ru)果沉積質量(liang)(liang)進一步提高，在(zai)超精(jing)(jing)密加(jia)工中也有取代天然金剛石(shi)的(de)可能，因此頗受超精(jing)(jing)密領域的(de)重視。