大孔径不锈钢薄壁焊管金刚石涂层拉拔模具制备及应用

研究了利用直流电弧等离子体喷射法,在硬质合金拉拔模具表面沉积CVD金刚石涂层。采用孔径测量仪、接触式粗糙度仪和Raman光谱仪对金刚石涂层厚度、表面粗糙度和质量进行了测试分析。结果表明:金刚石涂层厚度d为24.5μm,沉积速率v为2.45μm/h,抛光后定径区表面平均粗糙度Ra为46 nm,拉拔模具入口区、压缩区和定径区在1 332 cm~(-1)附近都有明显的金刚石涂层特征峰。将制备的金刚石涂层拉拔模具应用于不锈钢焊管生产线中,经与硬质合金拉拔模具对比,使用寿命提高200倍,并在环保、降低劳动强度和管材一致性上都有了明显的优势。

高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究。首先,采用热丝化学气相沉积法(HotFilament Chemical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为φ3.8 mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜,并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估。在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验,结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量。

高性能CVD金刚石薄膜涂层刀具的制备和试验研究

采用电子增强热丝EACVD法,以WC-Co硬质合金刀具为衬底制备金刚石涂层刀具,研究了提高涂层附着力的衬底预处理新方法,探讨了抑制Co催石墨化作用的有效措施,提出了改善金刚石薄膜表面粗糙度CVD后处理新工艺。研究结果表明,采用了Ar-H_2微波等离子体刻蚀脱碳预处理方法对于提高金刚石薄膜涂层的附着力有明显效果,添加适量粘结促进剂,可有效地抑制CVD沉积过程中钴向表层扩散引起的催石墨化作用。采用分步沉积新工艺是减小金刚石薄膜表面粗糙度的有效方法。所制备的高附着力和低粗糙度的金刚石薄膜涂层刀具切削性能明显改善,对实现高效高精度切削加工具有十分重要的意义。

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削性能研究

本文采用不同涂层工艺的CVD金刚石薄膜刀具切削高硅铝合金，观测比较刀具的磨损过程、磨损与破损形貌及工件加工表面粗糙度，分析CVD金刚石薄膜刀具切削高硅铝合金的磨损机理和失效原因。研究结果可为涂层工艺的改进提供了理论依据。

金刚石涂层拉拔模具的制备与性能研究

本文通过在硬质合金基体表面沉积金刚石膜,制作了金刚石涂层拉拔模具。金刚石压痕仪测试显示,涂层的抗压能力达1.5 kN。扫描电镜和原子力显微镜观察结果表明,涂层颗粒的平均尺寸为0.1μm,加工后的粗糙度Ra〈0.1μm。用于拉制焊接金属丝和不锈钢丝,使用寿命达硬质合金模具的15-50倍。分析了金刚石涂层具有超强耐磨损能力的原因,并对该种模具的失效机理进行了初步研究。

CVD金刚石薄膜涂层整体式刀具的制备与应用

化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)金刚石薄膜具有硬度高、摩擦系数低、耐磨性强以及表面化学性能稳定等优异的机械及摩擦学性能,这使其在硬质合金工模具领域具有广阔的应用前景。本文采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,HFCVD),在具有复杂形状的硬质合金整体式铣刀表面沉积了一层均匀、光滑的金刚石薄膜,并采用石墨以及碳化硅铝基增强复合材料作为工件材料对比考察了金刚石薄膜涂层铣刀和未涂层硬质合金铣刀的切削性能。铣削实验结果显示,在硬质合金整体式铣刀表面沉积一层CVD金刚石薄膜能够大幅提高铣刀的耐磨性,从而提高硬质铣刀的寿命。

热丝CVD金刚石薄膜涂层工具的制备技术及应用研究

本文通过电子增强热丝CVD方法在硬质合金基体上沉积金刚石薄膜 ,对硬质合金基体进行酸洗、表面研磨处理后用气相沉积方法沉积约 1μm厚的金属W膜层 ,在形核初期采用逐渐升高的偏流以去除表面形成的非晶C膜 ,并增加金刚石的形核密度和增强W的扩散作用 ,形成多种W -C化合物以增强金刚石薄膜与硬质合金基体的结合力 ,通过这种工艺制备了与基体结合力良好的金刚石薄膜。采用两种途径制备金刚石薄膜涂层工具 ,其一为在YG6硬质合金圆片上沉积约 80 μm的金刚石薄膜 ,经激光切割成 6mm× 6mm的合金片 ,用砂轮抛光 ,焊接在钢制刀柄上 ,经刃磨后制作成木工工具刀头 ;另一是直接在YG6硬质合金钻头这种复杂形状工具上沉积约 10 μm厚的金刚石薄膜制成金刚石工具。对两种工具分别进行使用性能测试 ,木工工具用于加工Al2 O3 复合木地板 ,测试结果表明金刚石薄膜涂层木工工具与硬质合金工具相比 ,使用性能有明显提高 ,寿命提高一倍以上 ,但由于刀刃后角处无金刚石层保护 ,使用中出现明显的后角磨损 ,未能达到理想效果 ;金刚石涂层钻头用于加工硬质合金时在使用初期有明显效果 ,但由于磨损很快 ,使用寿命低 ,经观察分析 ,主要是由于金刚石膜晶粒粗大造成表面光洁度不高 ,使用中刀刃处的金刚石薄膜涂层易于出现应力集中?

金刚石涂层模具铜管固定芯头拉拔过程数值模拟

借助有限元法对金刚石涂层模具铜管短芯头的拉拔过程进行数值模拟,得到了拉拔过程中铜管及模具的轴向和径向应力分布情况,并分析了固定短芯头拉拔铜管的缩径缺陷、金刚石涂层及摩擦系数对拉拔后铜管尺寸精度的影响.结果表明:经模拟得到一定拉拔条件下的最佳模具配合参数;与硬质合金模具相比,模具配合参数优化后不仅可以大幅提高金刚石涂层模具的使用寿命,而且可保证铜管的尺寸精度及表面粗糙度.

基于有限元模拟金刚石涂层拉拔模具的优化分析

金刚石涂层拉拔模具以其优异的性能(高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等)逐渐成为线材及管材高速拉拔行业中新一代的拉拔模具。为深入研究金刚石涂层拉拔模具对铜材拉拔过程的影响,借助非线性有限元分析对其进行模拟仿真,分析了拉拔过程中铜材及金刚石涂层模具的轴向及径向应力分布规律。通过正交实验法研究了铜材不同压缩率时金刚石涂层拉拔模具参数(工作锥半角α,过渡圆弧半径R,定径带长度L)对铜材拉拔过程的影响,得到了最佳的拉拔模具孔型参数(压缩率为13.7%时,α=6°,R=4 mm,L=4.5 mm;压缩率为25.8%时,α=7°,R=3 mm,L=4.5 mm),并采用极差分析与方差分析方法对模拟结果进行分析,得到了不同压缩率时各影响因素对铜材表面轴向残余应力和涂层模具最大等效应力的影响规律。应用实验表明,孔型参数优化后的金刚石涂层拉拔模具的工作寿命是硬质合金模具的10倍。这对于金刚石涂层拉拔模具的推广应用有非常重要的意义。

CVD金刚石薄膜涂层刀具精密切削表面质量的研究

CVD金刚石薄膜刀具的表面粗糙度及加工过程中的切削用量是影响加工工件表面质量的关键因素。为改进CVD沉积工艺 ,减小金刚石薄膜表面粗糙度 ,提出了合理控制沉积气压的新工艺方法 ,并通过切削试验研究了不同沉积工艺下制备的CVD薄膜涂层刀具和加工过程中不同切削用量对精密切削表面质量的影响。

CVD金刚石薄膜涂层刀具精密切削表面质量的研究

CVD金刚石薄膜刀具的表面粗糙度和加工过程中的切削用量是影响加工工件表面质量的关键因素。为改进CVD沉积工艺,减小金刚石薄膜表面粗糙度,提出了合理控制沉积气压的新工艺方法,并通过切削试验研究了不同沉积工艺下制备的CVD薄膜涂层刀具和加工过程中不同切削用量对精密切削表面质量的影响。

复合金刚石薄膜涂层铝塑复合管拉拔模的制备及应用(上)

选取一种新型的高性能三层复合金刚石薄膜,即硼掺杂微米-未掺杂微米-未掺杂纳米复合金刚石(boron-doped micro-crystalline,undoped micro-crystalline and undoped nano-crystalline composite diamond,BDM-UM-UNCD)薄膜作为铝塑复合管拉拔模具内孔工作表面的耐磨减摩保护涂层,该薄膜具有优异的综合性能。表征结果表明,采用仿真优化的沉积参数在该拉拔模具整个内孔表面沉积了厚度较为均匀(19~24μm)的复合金刚石薄膜,尤其是在主要的工作区域沉积了厚度均匀、质量优异的复合金刚石薄膜;采用机械抛光可以便利地将内孔薄膜抛光到Ra^45nm的表面粗糙度以下。油润滑及水润滑条件下拉拔铝塑复合管的应用试验结果表明,相比于未涂层及其他类型金刚石薄膜涂层拉拔模具而言,该复合金刚石薄膜涂层模具具有很长的使用寿命,并且表现出极佳的应用效果。

CVD金刚石薄膜涂层衬底预处理方法

概述了CVD金刚石薄膜涂层衬底预处理的基本方法 ,并对一些主要方法作了评述。对于硬质合金类衬底预处理、铜衬底表面预处理、钢铁衬底表面预处理、硅表面预处理 ,提高膜基结合力的途径除有研磨、超声清洗、植晶、化学腐蚀、等离子体刻蚀、沉积中间过渡层等方法外 ,还有优化衬底形状。

CVD金刚石薄膜涂层工具的研究概况

概述了CVD金刚石薄膜涂层工具的研究现状 ,分析了基体材料及其预处理方法对涂层工具膜基结合力的影响 ,并对影响工具切削性能的因素作了综述。

CVD金刚石薄膜涂层铜线拉丝模的制备与应用

提高金刚石薄膜的表面质量和附着力是实现CVD金刚石涂层在耐磨器件领域中广泛应用的关键因素。本文通过优化沉积工艺参数,采用直拉丝化学气相沉积法在WC-Co硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜。检测了该涂层的表面形貌、薄膜质量以及表面粗糙度,并把所制备的CVD金刚石薄膜涂层拉丝模具在拉拔铜线材生产线上进行了应用试验,结果表明:金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了40-50倍,并且拉制的铜线具有更好的尺寸精度和表面质量。

复合金刚石薄膜涂层铝塑复合管拉拔模的制备及应用(下)

选取一种新型的高性能三层复合金刚石薄膜,即硼掺杂微米-未掺杂微米-未掺杂纳米复合金刚石(boron-doped micro-crystalline,undoped micro-crystalline and undoped nano-crystalline composite diamond,BDM-UM-UNCD)薄膜作为铝塑复合管拉拔模具内孔工作表面的耐磨减摩保护涂层,该薄膜具有优异的综合性能。表征结果表明,采用仿真优化的沉积参数在该拉拔模具整个内孔表面沉积了厚度较为均匀(19~24μm)的复合金刚石薄膜,尤其是在主要的工作区域沉积了厚度均匀、质量优异的复合金刚石薄膜;采用机械抛光可以便利地将内孔薄膜抛光到Ra^45nm的表面粗糙度以下。油润滑及水润滑条件下拉拔铝塑复合管的应用试验结果表明,相比于未涂层及其他类型金刚石薄膜涂层拉拔模具而言,该复合金刚石薄膜涂层模具具有很长的使用寿命,并且表现出极佳的应用效果。

CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置研制

在CVD金刚石膜抛光机理研究的基础上,采用模块化的设计思想,对抛光装置的模具装夹及传动模块、抛光头及传动模块、高频感应加热模块、抛光装置床身模块进行了设计,完成了CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置的研制。用此装置抛光在保证较高的抛光效率的同时可以获得较好的表面质量。

拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜抛光工艺研究

化学气相沉积(CVD)金刚石一般无法直接应用,需要对其进行抛光处理。在熟悉平面厚膜抛光的机理基础上,采用自制抛光的设备,对拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜进行机械抛光工艺的研究,借助表面粗糙度仪、扫描电子显微镜(SEM)对抛光前后及抛光过程中金刚石的表面形貌进行了观察,并对抛光过程进行了分析,研究表明:采用先粗抛光后半精抛光的工艺较为理想。

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石涂层拉拔模具

线材拉拔加工正向精密、高速、低耗、高生产效率方向发展,金刚石涂层拉拔模具是最受用户青睐的产品之一。在综述直流电弧等离子体喷射技术制备金刚石涂层拉拔模具方法的基础上,利用洛氏硬度计、表面粗糙度轮廓测量仪、拉曼光谱仪和光学显微镜进行涂层质量检测。检测结果显示:金刚石涂层的纯度和厚度均匀性均较好;在1470 N载荷下薄膜压痕的边缘区域无严重裂纹及薄膜脱落现象,其表面粗糙度R a平均值为18 nm。

CVD金刚石涂层丝和涂层纤维

对近年来CVD金刚石涂层丝和涂层纤维以及金刚石涂层纤维复合材料的分类和发展状况做了较全面的介绍 ,并分析了它们的应用前景以及存在的问题。