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刀具DLC涂層技術(shù)分析
發(fā)布時(shí)間:2015-01-08 瀏覽:5845 次

  類(lèi)金剛石涂層(diamond like carbon, 簡(jiǎn)稱DLC) 是一種在微觀結(jié)構(gòu)上含有金剛石成分的涂層。構(gòu)成DLC的元素為碳。

  碳原子和碳原子之間的不同結(jié)合方式,使其最終產(chǎn)生不同的物質(zhì):金剛石(Diamond)-碳碳以sp3健的形式結(jié)合;類(lèi)金剛石(DLC)-碳碳以sp3和 sp2健的形式結(jié)合;石墨(Graphite)-碳碳以sp2健的形式結(jié)合。

  由于含有金剛石成分,DLC具有很多優(yōu)良的特性:高硬度-60GPa或Hv6000以上;低摩擦系數(shù)-0.06;極好的膜層致密性;良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的光學(xué)性能等。

  應(yīng)用于刀具上的DLC涂層所表現(xiàn)出的特殊性能遠(yuǎn)超過(guò)其它硬質(zhì)涂層。

  涂以DLC的刀具主要應(yīng)用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質(zhì)材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。

  星弧涂層針對(duì)刀具上的不同應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的DLC系列涂層適合于諸如鉆頭,銑刀,絲錐,刀片和各種成形刀的具體應(yīng)用。

  在鋁合金切削應(yīng)用上,由于鋁的材料粘性,會(huì)很快在刀具切削面形成材料黏著現(xiàn)象,從而導(dǎo)致被加工面加工品質(zhì)下降。

  而對(duì)于刀具本身,由于被切削金屬在其表面的積聚,溫度急劇升高,最終導(dǎo)致刀具很快失效。

  對(duì)比試驗(yàn)表明:涂層星弧DLC涂層的刀片在很大程度上解決了鋁材的黏著問(wèn)題,確保被加工件加工面始終保持較高的品質(zhì),刀具壽命也得以大幅提高。

  此外,由于DLC涂層刀具具有以上特性,用戶還可以提高加工速度,從而使加工效率大幅提高(約25%~40%左右)。星弧DLC涂層在刀具上的成功應(yīng)用為鋁合金加工行業(yè),尤其是汽車(chē)制造行業(yè),提供了一個(gè)良好的解決方案。

  類(lèi)似的應(yīng)用結(jié)果也體現(xiàn)在亞克力材料的的切削表現(xiàn)之中。亞克力等非金屬材料具有硬度高,熔點(diǎn)較金屬材料低的特點(diǎn)。不涂層(或涂以其它硬質(zhì)涂層,如TiN,TiAlN等)的刀具在切削過(guò)程中由于加工溫度是材料削發(fā)生熔融或半熔而導(dǎo)致排削不暢現(xiàn)象,最終致使刀具實(shí)效,被加工材料表面質(zhì)量無(wú)法達(dá)到要求等品質(zhì)缺陷。

  涂以星弧DLC的亞克力切削刀具則可以很好解決以上的問(wèn)題。星弧DLC不但具有高硬度(Hv3500),還具有極低的摩擦系數(shù)(~0.08),使刀具在切削過(guò)程中很大程度上降低了由于摩擦產(chǎn)生的熱量,增強(qiáng)了排削性能,從而使刀具平均使用壽命提高3倍,被加工亞克力表面質(zhì)量遠(yuǎn)好于不涂層或其它涂層刀具。

  石墨加工不同于其它金屬材料的加工。由于石墨材料硬度高,加工后所產(chǎn)生的粉層具有很強(qiáng)的磨損性能,所以市場(chǎng)上常用的硬質(zhì)涂層無(wú)一可以解決這一難題。

  其主要原因包括:普通涂層(如TiAlN,TiN等)的摩擦系數(shù)較高,在加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量是刀具很快失效。其次,涂層會(huì)和石墨本身的碳起化學(xué)反應(yīng),生成碳化物,破壞涂層材料結(jié)構(gòu),使其失效。

  實(shí)際使用數(shù)據(jù)表明,應(yīng)用星弧DLC的硬質(zhì)合金銑刀,其使用壽命可提高4倍,這一特性在直徑小于10毫米的道具上尤為突出。

  隨著DLC涂層刀具的應(yīng)用市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大以及星弧涂層面對(duì)不同應(yīng)用的各種DLC細(xì)分工藝的開(kāi)發(fā),這以新興涂層將在不久的將來(lái)為更多的用戶和行業(yè)所采用。

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