超硬刀具的超硬刀具材料的制造方法
立方氮化硼具有高硬度、高热稳定性,对铁族元素呈惰性,故最适合制作切削下列材料的刀具:切削各种淬硬钢,包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等;切削各种铁基、镍基、钴基和其他热喷涂(焊)零件。金刚石具有更高的硬度及其他优异性能用,它所制作的刀具,应用范围更为广泛,可以加工各种难加工材料、非难加工材料;对有色金属,主要对铜、铝及其合金,进行超精密切削加工;因为金刚石刀具,尤其是天然金刚石刀具,其切削刃可以磨得十分锋利,可以研磨出纳米级的钝圆半径;切削纯钨、纯钼;切削工程陶瓷、硬质合金、工业玻璃;切削石墨、各种塑料;切削各种复合材料,包括金属基与非金属基的、纤维加强和颗粒加强的;用于牙科、骨科所用的各种医疗器械工具;用于各种木材加工刀具和石材加工工具;……金刚石和立方氮化硼单晶粉大量用于制作磨料、磨具、磨膏、砂布、砂纸。金刚石还大量用于制作拉丝模、砂轮修正器和石油、地矿部门的钻探钻头。还用于各种耐磨件。大部分能用金刚石刀具切削的难加工材料,如硬质合金、陶瓷、玻璃、复合材料等,立方氮化硼刀具也能胜任,但一般立方氮化硼刀具的使用寿命低于金刚石刀具。而金刚石刀具不能加工铁基材料。超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。
时间 超硬材料 公司 方法 指标 用途1955 人造金刚石 GE 高温高压 磨料1957 立方氮化硼 GE 高温高压 磨料1977 PCD,PCBN GE 高温高压 刀具1995 人造单晶金刚石 5MM 刀具人造单晶CBN 刀具类金刚石膜 刀具金刚石薄膜 CVD 刀具金刚石厚膜 CVD 2.3MM 刀具
人造超硬刀具材料的制造方法很多,这里主要介绍热压法和气相沉积法。
热压法制造金刚石和立方氮化硼所用的设备是六面顶或两面顶的液压机。压制单晶超硬材料.需将原料置于叶蜡石的腔体中。压制PCD单晶粉的原料是石墨片,石墨片与触媒剂Ni-Mn片层叠置于腔体中;压制PCD聚晶片的原料是PCD单晶粉,加入结合剂Ni、Si、Co等;压制CBN单晶粉的原料为六方氮化硼(HBN)粉;压制PCBN聚晶片的原料为CBN单晶粉,同时需分别置人触媒剂与结合剂。热压工艺示意图见图1、图2。其压力、温度及加压时间均列于图中。
加压过程中的压力与升压、终压有所不同,叶蜡石腔体中的压力与顶锤部的压力也不一样,图1、图2所示的压力是指顶锤部的压力。温度是腔温。时间是加热时间、保温时间与降温时间等过程的总和,对于各种压机,这些参数将有所不同,本文给出的数据只是一个大概的数字。 类似热压法制造PCD,还有“爆炸法”,在容器中利用炸药爆炸产生高温高压,而使石墨转化为金刚石。爆炸法的工艺和产品质量均不易控制,故很少正式使用。
CVD法是一种气相沉积法。属于这种工作原理在非金刚石基底上沉积金刚石的方法很多,如“热丝法CVD法”、“电子增强CVD法”、“微波PCVD法”、“射频PCVD法”、“直流PCVD法”、“直流电弧PCVD法”、“直流等离子体喷射CVD法”、“电子回旋共振PCVD法”、“火焰燃烧法”、“准分子激光CVD法”等。“热丝CVD法”最为常用。
图3为热丝CVD金刚石厚膜生长沉积技术原理示意图。原料为乙醇(酒精)、氢气和甲烷,热丝为Ta丝或W丝。加热到2000~2500℃高温的热丝及在热丝和基体间施加电压而形成的等离子体,使氢分子与含碳气体分子离解,形成原子态氢和能够形成SP3键的碳氢基团。该基团在有原子氢的作用下在适当温度的基体表面经历吸附的化学过程,去氢而形成金刚石的碳结构。控制热丝的温度及施加电压和电流密度,特别是气体的组成、生长容器的压力和基体温度,即能有效地控制膜生长的速率和成膜质量。
在基体(衬底)上成厚膜后,需使膜与基体分离,并切割成一定形状的小块,再将小块钎焊在硬质合金上形成复合刀片或刀具,如图4所示。
若制造CVD薄膜金刚石刀具,则在刀具直接沉积金刚石薄膜即可,膜厚仅为10μm左右。而厚膜的厚度能达0.5~0.6mm以上。
超硬刀具的超硬刀具材料的种类
超硬刀具材料,尤其是金刚石,其种类较多。立方氮化硼有CBN单品粉,用于制作磨具;还有PCBN聚晶片及PCBN聚晶复合片,用于制作刀具及其他工具。立方氮化硼是人造的。金刚石分天然金刚石(ND)与人造金刚石。人造金刚石有PCD单晶粉,用于制作磨具;PCD单晶粒,可做刀具;PCD聚晶片及聚晶复合片,用于制作刀具及...
常见的超硬材质都有哪些?
一、天然金刚石天然金刚石晶体以硬度高、耐磨损、化学惰性良好等特性而广泛用作超精密切削加工的刀具材料,因此天然金刚石刀具的刃磨技术一直是研究的热点。天然金刚石晶体是各向异性特征明显的材料,并采用扫描和透射电子显微镜对刀具质量和使用进行跟踪、对比。金刚石晶体表面的压痕微硬度越高,刀具耐磨损...
超硬刀具的超硬刀具材料的应用范围
砂轮修正器和石油、地矿部门的钻探钻头。还用于各种耐磨件。大部分能用金刚石刀具切削的难加工材料,如硬质合金、陶瓷、玻璃、复合材料等,立方氮化硼刀具也能胜任,但一般立方氮化硼刀具的使用寿命低于金刚石刀具。而金刚石刀具不能加工铁基材料。超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。
超硬刀具材料的应用前景
预计在新世纪,超硬刀具材料CBN和金刚石将得到更多的应用,可能会发现制造出崭新的刀具材料的品种,具有更优异的性能。据Lellond公司介绍,他们开发了一种由陶瓷+CBN的超硬复合材料,它兼有陶瓷和CBN两种材料的优点,是高速加工高硬耐磨铸铁的理想材料。又如,用石墨原料合成的金刚石聚晶体,而当今的金刚...
超硬刀具的金刚石、超硬材料的特性与作用
已成为未来难加工材料的主要切削工具材料。一般超硬材料指的是人造金刚石、人造CBN。这两种材料的同时存在,起到了互补的作用、可以覆盖当前与今后发展的各种新型材料的加工,对整个切削加工领域极为有利。 金刚石烧结体(PCD)的出现,在许多方面代替了天然单晶金刚石。PCD与天然金刚石比较,价格便宜,且...
什么是CBN刀具?
CBN刀具一种有立方氮化硼的超硬材料进行人工合成的刀具。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料,因此它与金刚石统称为超硬材料。立方氮化硼多晶烧结体的主要制法,用立方氮化硼微粉和少量...
硬质合金刀具和PCD刀具(聚晶金刚石)的性能差别有哪些?
硬质合金刀具是比较通用的刀具,适合加工含铁元素的金属材料比较好。PCD刀具(聚晶金刚石)为超硬刀具,主要加工有色金属和非金属材料:如铝、铜、钨、镁等有色金属及其合金,非金属材料:陶瓷、硬质合金,各种纤维和颗粒加强复合材料,塑料、橡胶、石墨、玻璃和木材等,但金刚石不适合切削含铁元素的材料,...
目前,高硬度的刀具材料有哪些
超硬刀具材料是指与天然金刚石的硬度、性能相近的人造金刚石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它们的复合材料。
超硬刀具的超硬刀具材料的制造方法
人造超硬刀具材料的制造方法很多,这里主要介绍热压法和气相沉积法。热压法制造金刚石和立方氮化硼所用的设备是六面顶或两面顶的液压机。压制单晶超硬材料.需将原料置于叶蜡石的腔体中。压制PCD单晶粉的原料是石墨片,石墨片与触媒剂Ni-Mn片层叠置于腔体中;压制PCD聚晶片的原料是PCD单晶粉,加入结合剂...
碳化钨刀具丶钨钢刀具丶超硬刀具有何不同?
碳化钨刀具丶钨钢刀具丶超硬刀具只是名称不同而已,实质是同一物质,碳化钨就是钨钢,也俗称超硬材质(HRC89度以上)。1、碳化钛只是钨钢的一种成分,还需要以铁族金属(主要是钴)作粘结剂,混合加压成形,单独的碳化钛不可以做刀具。2、TiC浅灰色,立方晶系,不溶于水,具有很高的化学稳定性,与盐酸...
包伟消栓: 超硬刀具材料是指与天然金刚石的硬度、性能相近的人造金刚石和CBN(立方氮化硼).由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它们的复合材料.
怀安县17088662003: 超硬刀具的超硬刀具材料的应用范围 - ?
包伟消栓: 立方氮化硼具有高硬度、高热稳定性,对铁族元素呈惰性,故最适合制作切削下列材料的刀具: 切削各种淬硬钢,包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等; 切削各种铁基、镍基、钴基和其他热喷涂(焊)零件. 金刚石具有...
怀安县17088662003: 超硬刀具的超硬刀具材料发展史 - ?
包伟消栓: 时间 超硬材料 公司 方法 指标 用途1955 人造金刚石 GE 高温高压 磨料1957 立方氮化硼 GE 高温高压 磨料1977 PCD,PCBN GE 高温高压 刀具1995 人造单晶金刚石 5MM 刀具 人造单晶CBN 刀具 类金刚石膜 刀具 金刚石薄膜 CVD 刀具 金刚石厚膜 CVD 2.3MM 刀具
怀安县17088662003: 超硬材料的定义 - ?
包伟消栓: 超硬刀具材料是指天然金刚石及硬度、性能与之相近的人造金刚石和cbn(立方氮化硼).由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(pcd)、聚晶立方氮化硼(pcbn),以及它们的复合材料. 早在50年代,美国就利...
怀安县17088662003: 常用的刀具材料有哪些?其性能如何? - ?
包伟消栓: 原发布者:pitlo用刀具材料分为:工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢),硬质合金,超硬刀具材料(包括陶瓷,金刚石及立方氮化硼等)1、高速钢 高速钢特别适用于制造结构复杂的成形刀具,孔加工刀具例如各类铣刀、拉刀、齿...
怀安县17088662003: 数控车床车削工具钢一般用什么刀具 - ?
包伟消栓: 1、可用非金属刀具:陶瓷刀具,人造金刚石刀具,立方氮化硼刀具,正常普通高速钢用陶瓷刀具和YG3X就可以 了.高性能高速钢就要用到后俩种了.2、陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成,故称陶瓷刀. 陶瓷刀号称“贵族刀” ,作为现代高...
怀安县17088662003: 金刚石锯片及刀具制作原理:如何制造金刚石锯片及刀具? - ?
包伟消栓: 金刚石锯片介绍金刚石锯片是一种切割工具,广泛应用于石材,陶瓷等硬脆材料的加工.金刚石锯片主要由两部分组成;基体与刀头.基体是粘结刀头的主要支撑部分,而刀头则是在使用过程中起切割的部分,刀头会在使用中而不断地消耗掉,而...
怀安县17088662003: 江苏苏州单晶刀具是什么? ?
包伟消栓: 工具钢,分成碳素工具钢,合金钢; 高速钢; 硬质合金; 陶瓷材料; 超硬材料分成:PCD聚晶金刚石,ND天然单晶金刚石,CBN立方氮化硼; 还有涂层刀具(一般是陶瓷涂层或TiN等涂层)
怀安县17088662003: 非金属刀具材料有几种? - ?
包伟消栓: 一 什么是陶瓷刀具陶瓷刀具是利用属于非金属材料的特种陶瓷原料加工而成,由于控制了原料纯度和颗粒尺寸细化,并添加了各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能,同时通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作...
怀安县17088662003: 数控加工常用刀具材料?
包伟消栓: 在数控机床中,常用的刀具材料包括:高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具这几大类.1、高速钢是一种高合金工具钢,是在钢中加入了较多的钨、钼、铬、钒等金属元素合成而得.它具有硬度高、耐热性强等特点,硬度是一般硬质合金的二到...