PDF《超硬材料系列镀覆产品及应用》

镀层与磨料结合强度低;

镀覆过程温度高, 损伤超硬磨料以及镀覆成本高等一系列工业应用问 题.实现了单次大批量工业化镀覆;

镀层与磨料结合 强度 >

140MPa;

镀后超硬磨料单颗粒抗压强度提高

5 ~ 20%, 镀覆成本每克拉 <

0.

01 元.本项技术装备作 为超硬材料工业的共性关键技术与装备, 所镀覆的超 硬磨料适用于各类高性能价格比金属、 陶瓷结合剂超 硬工具的制造, 已在金刚石工具厂获得良好应用. 系列镀覆产品是以真空微蒸发镀覆技术和设备所 生产的镀钛金刚石为核心, 通过电镀形成复合镀层. 图1表明了镀覆产品的系列和应用情况. 1.1 镀覆单一金属或合金的超硬磨料 ・

1 2 ・ 2002.3 (129 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ) 图1镀覆产品的系列和应用情况 在金刚石、 立方氮化硼表面镀钛及钛合金, 可以实 现磨粒与金属或陶瓷结合剂的强力结合, 工具切磨工 作时不脱粒、 出刃增加, 此外镀层也保护超硬磨料免受 工具烧结过程中的热损伤, 因而采用镀钛及钛合金的 超硬磨料制造工具大幅度提高了工具的寿命和加工效 率, 降低了工具制造成本.国际著名超硬材料生产厂 家都有相应的镀钛及钛合金超硬磨料品牌, 如DeBeeIS 公司的 SDA - S5T、 ABN615, G. E 公司的 MBS - 930T、 MBS - 960T、 CBN510 等. 技术特征: 镀覆单一金属 (如镀钛、 镀钨) 的金刚 石, 以及镀覆合金 (如镀钛-铬合金) 的金刚石, 虽然从 几何角度讲是单层的金属或合金, 但是真空微蒸发镀 覆过程中镀层即与金刚石形成了碳化物, 从金刚石表 面外延生长的碳化物在成分和结构上是逐渐过渡的, 与镀层金属或合金并没有明显的几何界限, 这是实现 镀层与金刚石牢固结合的关键因素. 镀覆工艺设备: 燕山大学研制生产的真空微蒸发 镀技 术及设备, 镀覆成本低于0.

01 元/克拉, 增重0.5 ~ 3.0%;

单次镀覆量最大已经超过两万克拉. 应用效果: 在金刚石与金属粉末混合、 烧结, 获得 的孕镶工具中, 已经广泛采用真空镀钛或镀钨的金刚 石实现金刚石与结合剂胎体之间的冶金结合.这类孕 镶工具制造工艺采用热压或保护气氛烧结, 很薄的镀 钛或镀钨镀层已满足了与结合剂胎体冶金结合的要 求, 因为镀钛金刚石被金属粉末包裹, 像锌、 锡低熔点 金属熔化后覆盖在镀覆的金刚石表面防止了镀层的氧 化失效, 此外热压过程中石墨模和湿润剂能形成保护 气氛, 这些因素保证了镀钛或镀钨金刚石与金属粉末 良好的共同烧结.多年来国内外生产的单一层镀钛金 刚石的增重量为 0. 5% 左右, 获得了广泛良好的应用 效果也证明了这一点.其主要原因在于钛的低温稳定 高温活泼特性.金属钛在常温状态下是化学性质最稳 定和最耐腐蚀的金属之一, 550C开始活泼并且低价氧 化钛被母材基体吸收而消失, 不影响钎焊.由于在金 刚石工具热压或无压烧结过程中, 200C以上属于保护 性气氛, 还有低熔物的熔化包裹, 因此镀钛金刚石直接 适用于粉末烧结, 冷压热压各个工艺各类产品. 真空微蒸发镀覆技术工业化应用以来, 已在国内 近百家金刚石工具厂应用, 其生产的镀钛金刚石适用 于各类金属烧结结合剂金刚石工具, 像各类金刚石切 割锯片、 玻化砖金刚石滚筒及磨边轮等金刚石工具. 工业化统计结果表明: 利用镀钛金刚石, 大幅度提高 (30 ~ 120%) 工具寿命和加工效率.其原因在于: !镀 后的磨料与镀层即已形成了强力结合, 工具制造的烧 结过程中, 可顺利实现与结合剂的冶金结合, 防止金刚 石从胚体脱落;