珩磨機(jī)金剛石、類金剛石（DLC）涂層
發(fā)布日期：2013-01-21 16:02:36 來源： m.shswl.com.cn 點(diǎn)擊量：
珩磨機(jī)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DC等離子噴射法。通過改進(jìn)涂層方法和涂層的粘結(jié)，已生產(chǎn)出金剛石涂層刀具，并在工業(yè)上得到了應(yīng)用。
近年來，美國(guó)、日本和瑞典等國(guó)家都已相繼推出了金剛石涂層的絲錐、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，如瑞典Sandvik公司的CD1810和美國(guó)Kennametal公司的KCD25等牌號(hào)產(chǎn)品。美國(guó)Turchan公司開發(fā)的一種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。CemeCon公司具有特色的CVD金剛石涂層技術(shù)，2000年建立生產(chǎn)線，使金剛石涂層技術(shù)達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)水平，其技術(shù)含量高，可以批量生產(chǎn)金剛石涂層。
類金剛石涂層在對(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)。通過低壓氣相沉積的類金剛石涂層，其微觀結(jié)構(gòu)與天然金剛石相比仍有較大差異。九十年代，常采用激活氫存在下的低壓氣相沉積DLC，涂層中含有大量氫。含氫過多將降低涂層的結(jié)合力和硬度，增大內(nèi)應(yīng)力。DLC中的氫在較高的溫度下會(huì)慢慢釋放出來，引起涂層工作不穩(wěn)定。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DLC涂層研究的熱點(diǎn)。美國(guó)科學(xué)家A.A.Voevodin提出沉積超硬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。日本住友公司推出了在硬質(zhì)合金刀片上涂覆金剛石DLC的DL1000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)過多年的研究表明：由于類金剛石涂層的內(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。但是近年來的研究表明，以SP2結(jié)構(gòu)為主的類金剛石涂層(也稱為類石墨涂層)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，其壽命比無涂層刀有成倍的提高，可以加工鋼鐵材料，因而引起了涂層公司、刀具廠家的極大興趣。假以時(shí)日，這種新型的類金剛石涂層將會(huì)在切削領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。