金剛石鋸片

 金剛石鋸片是我們在工業(yè)活動中經(jīng)常使用的加工設(shè)備，為了讓大家更加了解金剛石鋸片的加工工作，接下來我們將從金剛石鋸片對難加工有色金屬材料的加工、金剛石鋸片對難加工非金屬材料的加工以及金剛石鋸片的超精密加工進(jìn)行介紹。

     （1）難加工有色金屬材料的加工。加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材料易粘附刀具，加工困難。利用金剛石摩擦系數(shù)低、與有色金屬親和力小的特點，金剛石刀具可有效防止金屬與刀具發(fā)生粘結(jié)。當(dāng)然，對于這樣的操作，新人會很少犯，相反的，哪些鋸片行業(yè)的老手們通常會“馬失前蹄”造成一片金剛石鋸片不能物盡其用。此外，由于金剛石彈性模量大，切削時刃部變形小，對所切削的有色金屬擠壓變形小，可使切削過程在小變形下完成，從而可以提高加工表面質(zhì)量。

    （2）難加工非金屬材料的加工。加工含有大量高硬度質(zhì)點的難加工非金屬材料，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、填硅材料、硬質(zhì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料時，材料的硬質(zhì)點使刀具磨損嚴(yán)重，用硬質(zhì)合金刀具難以加工，而金剛石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工。

    （3）超精密加工。隨著現(xiàn)代集成技術(shù)的問世，機(jī)加工向方向發(fā)展，對刀具性能提出了相當(dāng)高的要求。這樣的溫度不致使石墨炭化，卻會使磨粒與工件之間摩擦性能發(fā)生變化，并使金剛石與添加劑之間發(fā)生熱應(yīng)力，而導(dǎo)致金剛石失效機(jī)理發(fā)生根本性彎化。由于金剛石摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它物質(zhì)的親和力小，不易產(chǎn)生積屑瘤，發(fā)熱量小，導(dǎo)熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較高質(zhì)量的表面。

金剛石刀具的制造方法

　　目前金剛石的主要加工方法有以下四種：薄膜涂層刀具、厚膜金剛石焊接刀具、金剛石燒結(jié)體刀具和單晶金剛石刀具。

　　2.1 薄膜涂層刀具

　　薄膜涂層刀具是在剛性及高溫特性好的集體材料上通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）沉積金剛石薄膜制成的刀具。

　　由于Si3N4系陶瓷、WC-Co系硬質(zhì)合金以及金屬W的熱膨脹系與金剛石接近，制膜時產(chǎn)生的熱應(yīng)力小，因此可作為刀體的基體材料。如果切割鋁合金或其他金屬，要使用專用的冷卻潤滑液，以防鋸片過熱，產(chǎn)生糊齒，和其他損壞，影響切割質(zhì)量。WC-Co系硬質(zhì)合金中，粘結(jié)相Co的存在易使金剛石薄膜與基體之間形成石墨而降低附著強(qiáng)度，在沉積前需進(jìn)行預(yù)處理以消除Co的影響（一般通過酸腐蝕去Co）。

　　化學(xué)氣相沉積法是采用一定的方法把含有C源的氣體，在極低的氣體壓強(qiáng)下，使碳原子在一定區(qū)域沉積下來，碳原子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用于沉積金剛石的CVD法主要包括：微波、熱燈絲、直流電弧噴射法等。

　　金剛石薄膜的優(yōu)點是可應(yīng)用于各種幾何形狀復(fù)雜的刀具，如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及鉆頭；可以用來切削許多非金屬材料，切削時切削力小、變形小、工作平穩(wěn)、磨損慢、工件不易變形，適用于工件材質(zhì)好、公差小的精加工。激光焊接鋸片價格貴，貴的原因是激光焊接設(shè)備貴，基體本身貴，刀頭也需要冷壓后再燒結(jié)，相對于燒結(jié)鋸片生產(chǎn)效率也低，但激光焊接鋸片的刀頭和基體強(qiáng)度較高，具有使用壽命長，不容易出現(xiàn)破損，安全性能高等優(yōu)點。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛石薄膜刀具不具有重磨性。

金剛石與一般的金屬及其合金之間具有很高的界面能，致使金剛石不能被一般的低熔點合金所浸潤，可焊性極差。目前主要通過在銅銀合金焊料中添加強(qiáng)碳化物形成元素或通過對金剛石表面進(jìn)行金屬化處理來提高金剛石與金屬之間的可焊性。

　?、倩钚遭F料法

　　焊料一般用含Ti的銅銀合金，不加助熔劑在惰性氣體或真空中焊接。外圓切割的線速度較高，可達(dá)50,/,,鋸切深度受到鋸片直徑的限制，一般不跨越直徑的三分之一。常用的釬料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的制備方法是電弧熔煉法和粉末冶金法。Ti作為活性元素在焊接過程中與C反映生成TiC，可提高金剛石與焊料的潤濕性和粘結(jié)強(qiáng)度。加熱溫度一般為850℃，保溫10分鐘，緩冷以減小內(nèi)應(yīng)力。

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　　金剛石表面的金屬化是通過表面處理技術(shù)在金剛石表面鍍覆金屬，使其表面具有金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表面鍍Ti，Ti與C反應(yīng)生成TiC，TiC與Ag-Cu合金釬料有較好的潤濕性和結(jié)合強(qiáng)度。目前常用的鍍鈦方法

有：真空物理氣相沉積（PVD，主要包括真空蒸發(fā)鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等），化學(xué)氣相鍍和粉末覆蓋燒結(jié)?；瘜W(xué)氣相沉積法是采用一定的方法把含有C源的氣體，在極低的氣體壓強(qiáng)下，使碳原子在一定區(qū)域沉積下來，碳原子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。PVD法單次鍍覆量低，鍍覆過程中金剛石的溫度低于500℃，鍍層與金剛石之間是物理附著、無化學(xué)冶金。CVD法Ti與金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成強(qiáng)力冶金結(jié)合，反應(yīng)溫度高，損害金剛石。