硬质合金基体金刚石涂层沉积工艺研究

CVD金刚石涂层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数和高化学稳定性等优点,是作为刀具超硬涂层的理想材料。文中以CH4和H2为气源,采用热丝化学气相沉积法,在YG6硬质合金基体上沉积了金刚石薄膜。研究了CH4浓度、沉积温度和反应室气压对金刚石薄膜品质的影响。利用扫描电镜、拉曼光谱和压痕实验对其结构和附着性能进行表征,分析了各参数对金刚石薄膜品质的影响规律,发现降低CH4浓度、提高沉积温度、适当提高反应气压,可改善薄膜晶体品质并提高涂层与基底的附着能力。

切削刀具用立方氮化硼涂层的研究进展

立方氮化硼(cubic boron nitride,cBN)具有优异的物理力学性能和极高的化学稳定性,可以胜任铁系金属的加工,在高性能切削刀具等领域有着广泛的应用前景。cBN涂层在复杂刀具应用中有着不可替代的作用,由于气相生长高纯度和结合性能的cBN刀具涂层仍存在着较多的技术难题,因此仍然难以得到广泛的应用。本文综述了近20年来气相沉积cBN涂层的研究进展,阐述了物理气相沉积与化学气相沉积cBN涂层的方法与机理,分析了cBN刀具涂层制备与应用的关键问题,结合研究现状指出了cBN刀具涂层研究的发展方向。

基于微纳米金刚石过渡层的cBN刀具涂层制备

立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,cBN)是仅次于金刚石的超硬材料,比金刚石具有更高的化学稳定性,可以胜任铁系金属的加工。本文在YG6硬质合金上基于微纳米金刚石过渡层开展cBN涂层的制备研究。本文在热丝化学气相沉积系统中制备微纳米金刚石过渡层(Micro/nanocrystalline diamond,M/NCD),在射频磁控溅射系统中制备cBN涂层,并对M/NCD与cBN涂层进行了成分、微观形貌与结合性能的研究。研究结果发现,在硬质合金基体上,M/NCD过渡层的结合性能明显优于NCD过渡层。磁控溅射制备cBN涂层过程中,存在适合cBN沉积的衬底偏压阈值,过高或过低的衬底偏压均不利于cBN含量的提高。

偏压对磁控溅射沉积立方氮化硼薄膜的影响

合适的衬底偏压是物理气相沉积制备cBN的必须条件,本文采用基于蒙特卡洛方法的SRIM软件对PVD过程中离子轰击衬底进行了分析,并进行了相关的实验研究。仿真与实验结果显示,随着离子轰击能量的增加,离子轰击深度和范围扩大,有利于cBN的成核与生长,但是过大的轰击能量会导致薄膜表面N与B元素的不匹配以及薄膜立方相的下降。同时,在PVD气氛中适量添加N2可以弥补薄膜表面N元素的损失,有利于提高立方相含量。

整体硬质合金旋转刀具的激光字符标识技术研究

提出了一种在整体硬质合金旋转刀具表面采用激光直接标刻数字字符的标识方法,该方法具有标刻面积要求小、标识字符形象直观的特点。首先研究了激光对硬质合金材料的刻蚀规律,然后采用单因素试验得到了激光直接标刻数字字符的最佳工作电流、重复频率和标刻速度;针对激光标刻字符容易发生笔画粘连的问题,对数码管字体的部分笔画进行适当的加粗处理;在传统特征向量算法中引入突变位置和线宽的信息,提出了一种基于综合特征向量的模板匹配算法对改进数码管字体进行字符识别。试验表明,该识别算法的识别准确率超过95%,可以满足企业在数控刀具全寿命周期管理中对刀具编码识别的要求。