超硬材料涂层的种类共有三大类,即类金刚石、金刚石和CBN。这些涂层材料均为纯金刚石或纯CBN,所以硬度与沉积的材料是相同的,和PCD与PCBN相比,因不含结合剂,所以硬度、耐磨性等均有较大的提高。
金刚石涂层和CBN涂层的性能与原材料是相同的,只是薄膜而已,使用时与陶瓷涂层类同。
这里着重介绍类金刚石膜。
类金刚石碳(Diamond-LikeCarbon,简称DLC)膜具有与金刚石膜相似的优异性能,其抗摩擦磨损性能良好,且DLC膜制备工艺日趋成熟,可以在很低的沉积温度下获得大面积且表面粗糙度小的DLC膜,而金刚石薄膜则要求较高的沉积温度(约800℃~1000℃),因此,许多基体材料受到限制,如高速钢,而且在大面积上沉积均匀也比较困难,表面也粗糙。因此,DLC膜在许多场合更易获得应用,如可作磁盘的保护膜。
在涂层切削工具的使用方面,和陶瓷涂层的一样,涂层基体也必须作很好的处理。一般基体的硬质合金为YG8,其预处理工艺首先用W1金刚石微粉抛光,再进行表面脱钴15min,脱钴液为1:3硝酸水溶液,然后在丙酮中超声波清洗10min。基体在涂复之前,清洗的工作极为重要。如果是切削工具,在刃磨中必须保证不能退火。
由于超硬材料涂复的技术历史尚短,还处在发展之中。相信它也会和陶瓷涂层技术一样,会更加完善。
厚膜金刚石
金刚石薄膜的合成技术和应用研究在全球范围发展极为迅速,形成了“金刚石薄膜热”。在这十多年内,气相合成的方法发展到二十多种,一般沉积的速度每小时只1~2μm,如何加快沉积速度一直是人们研究的课题。在近期沉积速度发展到了100μm/h以上,最高达到930μm/h。我们称之为厚膜金刚石。我国东方天地金刚石研究所成功地掌握了这门技术,最大的沉积厚度达到了2.3mm。现在已商品化,进入了国际先进行列。
厚膜金刚石不同于PCD之处是没有结合剂,是纯金刚石,所以它的硬度高得多,与天然金刚石不同,它具有各向同性,成本低,因此在许多方面将取代PCD。用作拔丝模将是均匀磨损,因此拔丝的线材质量明显优于天然金刚石模具。如果沉积质量进一步提高,在超精密加工中也有取代天然金刚石的可能,因此颇受超精密领域的重视。
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