超硬材料工具是人類生產工具中的一種先進工具。特別是對于現在制造業,超硬材料工具以其超凡的硬度、耐磨性而產生的鋒利創造出高的生產率。作為加工工具必須具有足夠高的強度和形狀要求,人工合成的金剛石和cbn顆粒均很細小,難以直接用于制作工具,必須借助于結合劑材料或某種特殊的方法將其固定于工具的有效部分,即通過復合技術將其制備成具有一定強度和形狀,可以供機械使用的工具或手工工具。
1、超硬材料工具的種類
超硬材料工具的種類繁多,已經廣泛應用于機械加工、汽車制造、航空航天、生物技術、醫療器械、電子信息、建筑、交通、地質采礦等各個領域。對于超硬材料工具的分類有很多種方式,按結合劑種類可分為金屬結合劑超硬工具、陶瓷結合劑超硬工具和樹脂結合劑超硬工具;按制造方法可分為超硬材料燒結工具、超硬材料電鍍工具、超硬材料聚晶工具和超硬材料高溫釬焊工具;按用途可分為超硬材料刀具、超硬材料磨具、超硬材料鉆具、超硬材料鋸切工具和超硬材料拉絲磨具等。
超硬材料刀具有天然單晶金剛石(用于加工有色金屬及合金)。聚晶金剛石(pcd)、聚晶立方氮化硼(pcbn)、cvd金剛石薄膜刀具與cvd金剛石厚膜焊接刀具。鄭州元素工具生產的cbn刀片屬于pcbn刀具。
2、超硬材料工具制備的復合形式
鍍層 采用電鍍的方法在工具表面鍍覆上含有超硬材料的超硬層。金剛石或cbn磨料均勻彌散的分布于電鍍層中,制成電鍍工具,或者用物理氣相沉淀法(pvc)或化學氣相沉淀法(pcd)在工具表面上沉淀一層致密的多晶型(即聚晶)金剛石或聚晶cbn薄膜,制備出金剛石或cbn鍍膜刀具、鉆具、磨具等。
金剛石或cbn與金屬的復合體(金屬結合劑超硬材料工具) 將超硬磨料與金屬或合金粉末混合均勻,壓制成型,再經保護氣氛燒結或真空燒結制備出金屬結合劑超硬材料工具。
金剛石或cbn與樹脂的復合體(樹脂結合劑超硬材料工具) 將預先處理好的超硬磨料均勻混合到樹脂粉和填料中,經過冷壓或熱壓成型,再經過固化工藝進行熱固化制備出超硬材料樹脂磨具、切割片等超硬材料工具。
金剛石或cbn與陶瓷的復合體(陶瓷結合劑超硬材料工具) 將玻璃和陶瓷粉料與超硬磨料均勻混合壓制形成,再經過燒結制備出陶瓷結合劑超硬材料工具。
聚晶金剛石(pcd)和聚晶cbn(pcbn) 選用適合形狀和尺寸的超硬磨料,預處理后在高溫高壓有金屬相存在的條件下燒結而成,可以制備出刀具、鉆頭、拉伸模模具等。
金剛石或cbn與硬質合金復合體 將聚晶金剛石或pcbn在高溫高壓下固結于一層硬質合金襯底上形成金剛石或cbn復合體。
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