硬質合金刀具物理氣相沉積製備方法的優點

硬質合金刀具塗層的製備方法有許多,氣相沉積是硬質合金刀具塗層的主要製備方法,氣相沉積包括物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)。與 CVD 塗層技術相比,PVD塗層技術有以下幾個優點:

1.PVD塗層技術的沉積溫度低 ,可以在200~600℃及以下沉積 TiN 等超硬塗層,因此不會降低基體材料原有抗彎強度,塗層和基體間也不會產生 η 相,因此不需採用特殊的硬質合金材料,擴大了應用範圍;

2.塗層具有微細結構,在塗層內部產生壓應力,抗裂紋擴展能力強;

3.塗層表面光滑,比 CVD 塗層更能有效地阻止前刀面的橫裂紋擴展同時還可以降低摩擦係數;

4.可以使用刃口鋒利的刀具作基體,這一點對於高速切削非常重要。


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鎢針

鎢針是一種結構細長由純鎢或者鎢合金制得的鎢製品,由輝光放電條件下羰基鎢蒸氣製造而成。鎢針具有耐高溫,導電性好等優點,針增長現像在鎢襯底的室內溫度1500 °K範圍內,但針頭在高於或低於〜1100 °K時產生的形態和結晶狀態不同。在較低溫度下,鎢顆粒結塊產品的形狀像樹枝,在較高溫度下的像鬍鬚。
 
鎢針可作為氬弧焊技術中的電極材料,也可用做儀器探針使用,主要應用於雕刻金屬表面,膠棉中顆粒的切割和單一顆粒的操作。由於這些針非常易脆,故很經常彎曲或折斷。在完成粒子切割時需要用手操作。
 
根據形狀不同,可分為圓棒狀鎢針和帶尖頭鎢針。根據生產工藝不同,可分為金屬注塑工藝,拉絲成型工藝。
 
 
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鎢靶材

鎢靶材主要應用於航天、稀土冶煉、電光源、化工設備、醫療器械、冶金機械、熔煉設備、石油、等領域。噴塗、燒結後的鎢靶,具有99%的密度甚至更高、平均透明紋理的直徑為100um甚至更小、含氧20ppm或更少,偏轉角力為500Mpa左右的特

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整體硬質合金刀具磨削裂紋的防止

整體硬質合金刀具產生磨削裂紋的主要原因為磨削工藝和參數不恰當導致磨削接觸區的局部暫態溫度過高引起近表面層過高的拉應力值超過材料的破斷強度造成。
檢測整體硬質合金刀具的磨削裂紋等表面缺陷可以採用高靈敏度的親水性後乳化螢光滲透探傷法,該方法廣泛用於整體硬質合金刀具的品質保障技術領域。

通過改進和優化整體硬質合金刀具磨削工藝和磨削參數可有效防止磨削裂紋及磨削燒傷的產生。
 

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硬質合金刀具塗層製備方法

硬質合金刀具塗層製備方法有很多,包括氣相沉積、熱噴塗、\化學熱處理等。氣相沉積製備塗層的品質好,己經逐步成為硬質合金刀具塗層製備方法的主導。氣相沉積技術分為化學氣相沉積和物理氣相沉積。
1.化學氣相沉積(CVD)。化學氣相沉積屬於原子沉積類,是利用氣態的先驅反應物通過原子分子間化學反應的途徑生成固態塗層的技術。基於此特點,CVD過程大多在相對較高的壓力和較高的沉積溫度環境下進行。因為較高的壓力有助於提高塗層的沉積速率 較高的沉積溫度可保證化學反應的順利進行。
2.物理氣相沉積(PVD)。物理氣相沉積是利用某種物理過程(如物質的蒸發或受到粒子轟擊時物質表面原子的濺射等現象),實現物質原子從源物質到沉積塗層的可控轉移過程,是在分子原子的尺度上沉積塗層。


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影響硬質合金刀具表面狀態的主要因素

在磨削加工過程中, 影響硬質合金刀具表面狀態的有兩個主要因素:施加的力和局部溫度。
施加的力對硬質合金刀具表面的作用會引起不可恢復的塑性變形、結構的變化和相變並伴隨著單位體積的增大, 從而導致形成殘餘壓應力, 提高抗彎強度、疲勞強度、衝擊韌性、硬度、耐磨性和使用壽命等, 亦即發生強化過程;

局部溫度對硬質合金刀具表面的作用會在表面層中產生不均勻的熱塑性變形、結構和相的變化並伴隨著單位體積的減小, 從而導致形成殘餘拉應力、降低抗彎強度、疲勞強度、衝擊韌性、硬度、耐磨性和使用壽命等, 亦即發生弱化過程。因此, 硬質合金刀具表面狀態是被強化還是被弱化, 是殘餘壓應力為主, 還是殘餘拉應力為主, 則取決於在磨削過程中對其表面的作用是以力為主還是以溫度為主。
 

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硬質合金刀具離子注入

硬質合金刀具的離子注入是一種新型的硬質合金刀具表面加工技術。硬質合金刀具的離子注入是指在離子注入機中將離子加速成高能高速的離子束,注入到固體材料的表面內,獲得高硬度的硬化層。

近年來,研究人員開始使用離子注入作為改良硬質合金刀具性能的手段,並發現經過離子注入後硬質合金刀具的耐磨性和使用壽命都得到提高,而且大幅度提高耐用度(50 %到4倍)。
離子注入技術相對于塗層技術有獨特的優越性,它使材料表層區域的化學組成和微觀結構發生變化,離子轟擊的多種強化作用使材料內部產生晶格缺陷,從而提高表面的機械性能。同時克服了塗層和基體的結合問題。硬質合金刀具的離子注入以N、C最具有代表性,目前,已經有研究人員在開發雙離子注入技術。
 

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硬質合金刀具深冷處理

硬質合金刀具深冷處理是一種新型的硬質合金刀具表面加工技術。硬質合金刀具深冷處理是指將硬質合金刀具放置在-130 ℃以下的可控環境中進行保溫以提高或改善其性能的一種工藝。

硬質合金刀具深冷處理不僅能顯著提高材料的機械性能和穩定性,而且操作簡單、成本低廉、無污染,具有可觀的經濟效益和市場前景。雖然深冷處理在提高硬質合金刀具耐磨性和使用壽命上的作用已經得到廣泛認可,但在硬質合金刀具界還沒有推廣使用,主要原因是深冷處理的機理還在研究過程中。深冷處理發展空間非常廣闊,已經受到越來越多研究人員的重視。


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超細晶粒硬質合金刀具的應用範圍

超細晶粒硬質合金刀具由超細晶粒硬質合金加工而成的,超細晶粒硬質合金是一種高硬度、高強度和高耐磨性兼備的硬質合金。

超細晶粒硬質合金適合於在高速鋼刀具耐磨性不夠及由於振動引起傳統的硬質合金磨損或因切削速度過低而不宜使用傳統硬質合金的情況下使用。對於一些塗層刀片不能發揮其優越性的情況下,這種材料更能顯示其獨特的效果。超細硬質合金刀具不僅可以加工有色金屬、黑色金屬,還可以加工淬硬的鋼材、耐熱耐蝕不銹鋼、宇航用高溫合金、木製品、玻璃纖維等,而且可以製成切削刀片和整體硬質合金刀具,進行高效精密加工。在先進刀具材料中,它已經佔據主導地位。由於超細硬質合金刀具晶粒極細,可以磨得非常鋒利、光潔,可以用於製造各種精密刀具和用於數控車床。


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硬質合金刀具放電等離子燒結

硬質合金刀具的放電等離子燒結(SPS)是一種新型硬質合金刀具的燒結技術,它通過直接在顆粒之間通入脈衝電流進行加熱燒結。在放電等離子燒結(SPS)的燒結過程中,電極通入直流脈衝電流時瞬間產生的放電等離子體,使燒結體內部各個顆粒均勻地自身產生焦耳熱並使顆粒表面活化,利用顆粒內部自身發熱進行燒結。這種放電直接加熱法,熱效率極高,放電點的彌散分佈能夠實現均勻加熱,因而容易製備出均質、緻密、高品質的燒結體。由於升溫速率快,直接跳過了表面擴散過程,有效的控制晶粒尺寸。


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