金刚石涂层硬质合金刀具涂层的研究和应用进展-徐银超

1,212221（1.,410083;2.,412007），、、，。、，，/。、、、。；；；ResearchandApplicationProgressofCVDDiamondCoatingforCementedCarbideCuttingToolsXuYinchao1,2ChenKanghua1WangShequan2ChenXiangming2LiYuanyuan2ChenSongyi1(1.StateKeyLaboratoryofPowderMetallurgy,CentralSouthUniversity,ChangshaHunan410083,China;2.ZhuzhouCementedCarbideCuttingToolsCo.LTD.,ZhuzhouHunan412007,China)ABSTRACTBytheresearchandanalysisofcementedcarbidesubstratepretreatment,nucleationandgrowthofdiamondcoatingandtheapplicationofdiamondcoatedtoolsinmachininggraphite,compositematerialsandAlSialloy,itisrevealedthatlowadhesivebetweencoatingandcementedcarbidesubstrateisthekeyreasonforfailureofcoatedtools.Sincetheprocessingcharacteristicsofspecialgraphite,aluminumbasealloysandcompositematerialsaredifferent,therequireddiamondcoatingtypesshouldbedistinguished.Micro/nanocompositediamondcoatingwithhighadhesionisthehighversatilitycoating.Theequipment,withlargecapacity,highefficiency,stabletechnicalandtoollifetime,isthefuturedevelopmentdirectionofdiamondcoatedtoolsproductionequipment.KEYWORDScementedcarbide;diamondcoating;tool;application!!!!!!!!!!doi：10.3969/j.issn.1003-7292.2015.02.010：（2014ZX04012011）；（51327902）；（2012CB619502）。：（1962-），，，。E-mail:[e-mail]。20154Apr.2015322Vol.32No.2CEMENTEDCARBIDE32：，，，，，，。15%50%，2012626。，，50%[1]，50%~60%，2015，850[2]。、，，201510，150。“，，”。，、（PVD）（CVD）、/（PCD/PCBN）、、AlSi。CVD，，，。、，，，，。1，CVD，(-CH3)、，0.5%～10%（）。，，，。，，，，20μmCVD。，。1.1C-Co：700~1000℃CCo0.2%~0.3%（）。Co，，，。，：1），Co。Polini[3]Fe/Ni/CoCo，，，。[4-5]，CoCo/Co/Co，Co1μm，Co5μm，，AlSi。[6]H21000~1100℃2h，WC，，1.5kN，。2）、，Co。V(K[Fe(CN)6])∶V(KOH)∶V(H2O)=l∶l∶10MurikamiWC、，Co[7-9]。，1，MurikamiCo。Co，1（c）。，[10]，Cu[11]Co。3），Co。（W,Ti,Si,Cr,Ni）[12]，SiC[13-14],Cu/Ti[15],Al-TiN,TiCN[16-17],CrN[18]，Co，Co，Co。，TiAlNADC12，1[19]。，，。Co，，。137321.2，，：，，，，。Mitsuda[20]1987，，。，。Ti,TiCu,Ni,W[16,21]，。CH4/H2[22]，C，[23]。Ali[24]CH4，C，。“NNP”[25]1012/cm2，：30min，30min。，（1200℃）；，，，，，。[26]。Hao[27]（450~550℃）（7Torr），HFCVDSi，，1.5×1011cm-2，，，137nm/h。，，Co。，、。1.3、(3~10nm)/。、、、[28-29]。2%4%，4.7KPa1.3kPa，0.5~1μm20~60nm[28]。H，，[30]。Ar[31]，。Si，，，[32]。B，B/C，，，，[33]。[34]1WC-5.8%Co（）（a）Murikami（b）Murikami+（c）[9]Fig.1SurfacesofWC-5.8%Co(massfraction)cementedcarbide(a),pretreatedbyMurikamisolution(b)andpretreatedbyMurikamiandacidsolution(c)[9](b)(a)(c)13832，750℃900℃，800℃；Ar，850℃。Cabral[35]CH4，2，TMCVD。MPCVD，，HFCVD，；TMCVDPCD。Kamiya[36]C，MPCVD，1.0%3.0%，，，，0.5%，，2%，，，5%，，。，，WC-Co14J/m2，Si[37]。。1332cm-1，1350cm-1（D）1520~1580cm-1（G），1100~1120cm-11430~1470cm-1[38]。1332cm-1，，；，。1332cm-1，；1332cm-1，；BSi，，34。，。。，。，60kg，GB/T2848-922CH4CVDTMCVD：（a）MPCVD；（b）HFCVD[35]Fig.2VariationsofCH4flowratesduringconventionalCVDandTMCVDprocessesusingboththeMPCVD(a)andHFCVD(b)systems3[39]：（a）[40]；（b）Fig.3Ramanspectraformicro-andnano-diamondcoating(a)andultranano-diamondcoating(b)TMCVDTMCVDCon.CVD54.543.532.5CH4f;pwrate/(sccm)0102030405060Depositiontime/(mins)(b)(a)(b)(a)Con.CVD5040302010CH4f;pwrate/(sccm)0102030405060Depositiontime/(mins)Intensity/(a.u.)20000150001000050000Ramanintensity/(a.u.)FGD10001200140016001800Ramanshift/cm-150010001500Ramanshift/cm-1MCDGraphiteUNCDSiSiCLocation1Location2：13932，。，，600N1500N[37,39]，。，2042N[42]。PVDCVD。，、、，。2，2012350，85，21.4%。2∶1。（InternationalResourceDevel.Inc.）：1。60%。CVD，，20%，20CVD100/。，2020，60。，PCB，，Al，，，，，。AlSi，。2.1，。，,、。、、、。，75%，AlSi80%[1]。Si，AlSi，。，PCD。Hu[43]、A390，Si16%~18%，，4（a），B（b），Si(c)[41]Fig.4Ramanspectrumofas-depositedconventional(a),B-doped(b)andSi-doped(c)diamondcoatings[41](b)(a)(c)Intensity/(a.u.)900100011001200130014001500160017001800Wavenumber/cm-1B-dopedPcak3Pcak1Pcak2Pcak4Intensity/(a.u.)900100011001200130014001500160017001800Wavenumber/cm-1ConventionalPcak3Pcak1Pcak2Pcak4Intensity/(a.u.)900100011001200130014001500160017001800Wavenumber/cm-1Si-dopedPcak3Pcak1Pcak2Pcak4Pcak514032，，，，，。K觟pf[44]，，，AlSi20，2μm20μm，16。TiCNWCCo33%。/143。，Si11%~20%AlSi，0.04mm，，。Uhlmann[45]6%Co10%Co（）-1600MPa-1200MPa-360±116MPa+398±267MPa，AlSi9Cu4MgAlSi17Cu4Mg，6%Co（），。Hanyu[46]、A7075AlSi12，，。AlSi，[47]。，，65%。SiC。Dumpala[48]，///Al/SiCp30%，//（t=14.7min），/，9.8min，5。，。PVD，DC12（）6000m，5（a）；/（b）；//；（c）[48]Fig.5Cross-sectionalmorphologiesofthemono-layerMCDcoated(a),dual-layercompositediamondcoated(b)anddual-layergradedcompositediamondcoated(c)cuttingtools[48](b)(a)(c)MCDNCDMCDNCDTransition-layerMCD5μm5μm5μm：14132TiAlN160m。[49]，[50][51]AlSi，TiAlN，105。，，，，、，；，/。2.2、、、，、。EDM（），9∶1，、7∶3，3∶7。，。，，，。，。、Si3N4EMD，，20N，，，[52]。SiC[13]，，PCD。，10[53]。、[54]，250m。[55]（100~200nm）（1~2μm）GSK，。，，。，，，。，，，。。2.3、。，25%，（），15%，60%。，，。60%~80%，CVDPCD，CoroDrill854856CVDWalterTitexPCD，650600，30~40[56]。SPF120m/min,0.04mm/r7.62mm，PCD2。Davim[57]PCD，CVDPEEK，，CVD。K觟pf[44]PCDCVD50%，（6~25um），CVDPCD2~5，，。Si[41]，，，。[58]T700，：，、，CVD1/41/3。，。，，，，。14232，，。，，，。，，。，。，，。，，，，，。AlSi，，/。，，。3CVD：CVD，CVD（EACVD），CVD（MPCVD），CVD（DCplasmajetCVD），CVD（ECRCVD）,CVD（LCVD）。，CVD，CVD。CVD、、、，。CVD，，，，，。：SP3，CemeConBalzers。SP31993，CVD，、、。，，；，。Model665，CVD、，。CemeConCC800/DiaCVD，：Φ0.5~80mm，2~250mm，70mm，，，。BalzersBAl730D，，。、、、，（300μm），，，，。4、，。Co，，。CVD6~20μm，，。，。，，：1）Co，，/、1~20μm。2），、，、，。3）、、、。：14332REFERENCE