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　　本文針對(duì)金剛石膜(CVD)在切削刀具中的應(yīng)用，討論了金剛石膜焊接復(fù)合刀具對(duì)刀體材料要求和制造方法。根據(jù)金剛石良合刀具制造工藝及使用要求，對(duì)真空自活性釬焊所用釬料的化學(xué)成分的選擇進(jìn)行了分析，提出了確定活性針料化學(xué)成分的原則及常用針料的化學(xué)成分。

　　前言

　　金剛石膜具有硬度高、耐磨損，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。人造金剛石膜的刀具分為兩種類型：金剛石膜涂層刀具，金剛石膜焊接刀具。粘結(jié)力較弱是金剛石涂層刀具最突出的問(wèn)題。粘結(jié)力較弱的原因有兩個(gè)：一是化學(xué)氣相沉積(CVD)附口過(guò)程中，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力;二是基體材料存在著許多降低接頭強(qiáng)度的因素。近年來(lái)，利用生長(zhǎng)基體金屬同金剛石膜的熱膨脹系數(shù)相差較大粘附強(qiáng)度低，在基體上沉積金剛石膜，隨著基體的冷卻，金剛石膜自動(dòng)脫落，得到獨(dú)立的金剛石厚膜。文獻(xiàn)采用等離子體時(shí)流CVD法在Mo基體上沉積金剛石膜，獲得獨(dú)立的金剛石厚膜(0.3-1.3mm)。利用這種膜與刀體材料焊接簾(備切削刀具兼有單晶金剛石刀具和金剛石薄膜涂層刀具的優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景極為廣闊的新型刀具。

　　1.金剛石厚膜焊接刀具的制造方法

　　1-1金剛石厚膜的成型

　　由于金剛石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不導(dǎo)電。所以常見(jiàn)的機(jī)械切削、線切割、超聲波加工等工藝方法均不適用于金剛石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金剛石車刀的前角以0°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要可在 5°的范圍內(nèi)選取。在強(qiáng)調(diào)車刀的耐磨性和尖刀強(qiáng)度的情況下。也可以采用負(fù)前角(-20°左右)。負(fù)后角一般以5°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)使用條件可在2.5~10°范圍內(nèi)選取。由前刀面和后刀面構(gòu)成的鍥角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

　　1-2刀體材料的性能和焊接

　　作為刀體材料盡管在切削加工中不與被切削體直接接觸，但由于基體要對(duì)金剛石膜起支撐作用，因此要求其具有較高的剛性，熱膨脹系數(shù)與金剛石膜相近以及良好的焊接性等。目前常用刀具材料有硬質(zhì)合金(YG3、YG6、YG8等)、陶瓷(Si3N4、A12O3等)、CBN、高速鋼等，硬質(zhì)合金是最有發(fā)展前途且目前研究最多的刀體材料。硬質(zhì)合金是理想的基本材料，它的硬度高，又因其為燒結(jié)體，紅硬性更好，室溫下硬度一般在HRA83~93之間;500℃以下硬度保持不變?？箟簭?qiáng)度最高可達(dá)到6000MPa，一般為3400~5600MPa;室溫抗彎強(qiáng)度在750~2500MPa之間，彈性模量高，通常為(4~7)×105MPa;室溫下剛性較好，無(wú)明顯塑變，對(duì)金剛石膜可起很好的剛性支撐作用。

　　金剛石厚膜與刀體材料的連接主要有方法兩種：金剛石表面金屬化釬焊法和活性釬料焊法。前者是利用表面處理技術(shù)(如離子束濺射等)，在金剛石表面鍍覆金屬(如Ti、Cr等)，使其表面具有金屬或類金屬的性能。金屬化的金剛石膜表面對(duì)Ag-Cu基針料具有良好的可焊性，可采用金屬間針焊工藝焊接。這種方法需進(jìn)行金剛石膜表面金屬化處理，增加了制備難度?；钚遭F料焊接法則是在針料中加入適量的能與金剛石膜表面碳原子反應(yīng)生成碳化物的元素，利用針焊過(guò)程中碳化物形成元素對(duì)金剛石膜待焊表面的活化作用，使針料潤(rùn)濕金剛石膜實(shí)現(xiàn)其釬焊過(guò)程。

　　1-3刀體與基體金屬的連接

　　將得到的金剛石厚膜硬質(zhì)合金復(fù)合刀片連接到基體金屬上，其連接方法大致有以下幾種：⑴釬焊⑵機(jī)械加固⑶樹(shù)脂粘接劑連接⑷熱裝壓入。其中，釬焊的辦法使用最多。釬焊金剛石厚膜/硬質(zhì)合金復(fù)合刀片使用的釬料就強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，一般使用銅基針料、銀基針料等。但考慮到防止氧化的焊接裂紋以減少金剛石向石墨轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，盡可能的使用低熔點(diǎn)的釬料為好，主要是使用硬質(zhì)合金針焊專用的銀基針料。為了更好地保護(hù)金剛石不向石墨轉(zhuǎn)化，最好也是在真空或惰性氣氛條件下針焊。