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金刚石颗粒表面镀覆铬包覆层的研究

柯明月  
【摘要】:金刚石表面金属化是目前解决金刚石与许多材料之间结合的一般方法,它的实质是在金刚石表面直接镀覆上容易形成碳化物的金属,如Ti,Cr,Ni等,通过高温加热,使得金刚石表面形成均匀的化合键合层。通过镀覆处理后的金刚石颗粒,在制造金刚石工具的烧结过程中,金属化的金刚石表层与金属胎体结合剂实现金属间的冶金结合,从而减少磨削过程中金刚石颗粒的脱落 本文将采用真空蒸发镀以及双阴极等离子溅射法镀Cr,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、单颗粒静压强度测定仪、冲击强度测定仪、万能试验机以及悬臂梁试验机等检测手段研究了镀铬后铬镀层对金刚石颗粒形貌、性能及金刚石工具的性能的影响。 主要研究内容如下: (1)采用真空蒸发镀膜及双阴极等离子溅射镀膜对45~60目的金刚石进行表面镀铬,对比两种工艺的优缺点。用扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层的组织形貌,用X射线衍射仪(XRD)分析了镀层的相绝构,用能谱仪(EDS)分析了镀层及其界面的成分。结果表明:金刚石经过真空蒸发铍以及900。C高温热处理后其表面可以生成碳化铬;而经过双阴极等离子溅射的金刚石颗粒表面可以直接生成碳化铬。通过对金刚石颗粒表面成分、组织、物相的分析,探讨了双阴极等离子溅射的镀覆温度和镀覆时间对镀层的影响。 (2)采用单颗粒静压强度测定仪、金刚石冲击韧性检测仪对镀铬后的金刚石进行力学性能对比检测。通过扫描电镜观测经过高温烧结的金刚石颗粒表面形貌的状态。结果表明:金刚石经过镀铬后,单颗粒静压强度、冷冲击韧性及热冲击韧性都有了很大的提高。在制备金刚石刀头过程中,镀层可以在高温下保护金刚石,使其免受结合剂中其他金属的侵蚀,同时避免其石墨化。 (3)将镀覆后的金刚石与金属粉末经过高温烧结,制成圆锯片。对比锯切实验中的切割电流、切割速度等参数。检测经过切削后的刀头中的金刚石颗粒的磨粒破坏形态及出刃高度。结果表明,镀铬可以提高金刚石工具的使用性能。同时,镀铬能减少工作过程中锯片上金刚石的脱落,增加金刚石平均出刃高度。金刚石工具的锯切性能提高,寿命增加。


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