CN100462478C - Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法 - Google Patents

Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100462478C
CN100462478C CNB2007100138666A CN200710013866A CN100462478C CN 100462478 C CN100462478 C CN 100462478C CN B2007100138666 A CNB2007100138666 A CN B2007100138666A CN 200710013866 A CN200710013866 A CN 200710013866A CN 100462478 C CN100462478 C CN 100462478C
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave plasma
coated
vacuum chamber
cutter
cvd diamond
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2007100138666A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101029385A (zh
Inventor
刘战强
刘继刚
艾兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CNB2007100138666A priority Critical patent/CN100462478C/zh
Publication of CN101029385A publication Critical patent/CN101029385A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100462478C publication Critical patent/CN100462478C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，包括以下步骤：(1)将现有微波等离子真空室下部另外加工出一个氧气入口；(2)将磨损后的CVD金刚石涂层刀具固定于微波等离子真空室内，使电磁线圈断电，将微波等离子真空室抽真空后输入氧气和2.45GHz微波等离子束，使刀具的金刚石涂层燃烧形成微粒；冷却后清除微粒，退涂过程完成；(3)将退涂后的刀具清洁处理后，置入微波等离子真空室采用现有微波等离子CVD工艺生长出金刚石涂层，完成重涂翻新过程。本发明利用微波等离子真空室，输入氧气进行CVD金刚石刀具的退涂；不输入氧气时进行CVD金刚石刀具的重涂，简单方便、退涂重涂效率高，重涂翻新后刀具的使用寿命长。

Description

CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法
技术领域
本发明涉及CVD金刚石涂层刀具的退涂和重涂方法，属于涂层刀具技术领域。
背景技术
CVD金刚石是用化学气相沉积法(简称CVD)在异质基体(如高速钢、硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，这一技术已应用到切削刀具上，称为CVD金刚石涂层刀具，其性能与天然金刚石接近，主要应用于有色金属及其合金如铝硅合金、铜合金、纤维增强聚合物、陶瓷、石墨等的切削加工。加工时，切削速度高，加工效率高，且刀具寿命长。CVD金刚石涂层刀具的主要缺点是相对于高速钢、硬质合金、陶瓷等刀具材料，其成本很高；另外，CVD金刚石涂层磨损或涂层剥落后，需要立即更换刀具。通过退涂、重涂翻新后刀具可继续使用，而无必要再购买新的昂贵的金刚石涂层刀具，因此金刚石涂层刀具的退涂与重涂是解决其加工经济性的核心技术。
CVD金刚石刀具的涂层工艺之一是采用微波等离子法，在微波等离子真空室内进行，微波等离子真空室的结构是外围安装有电磁线圈，顶部设有微波等离子束入口。电磁线圈的作用是形成磁控溅射，溅射粒子在刀具异质基体上沉积出金刚石涂层。
目前有两种方法可去除刀具涂层：化学退涂和物理退涂。用化学退涂去除硬质合金刀具上的金刚石涂层是一种精细工艺，要求操作者有相当的熟练程度。过度的化学退涂不仅将涂层去掉，而且还可能将钴结合剂溶洗掉，损坏硬质合金材料的微观结构，造成切削刃的微观损坏，产生锯齿状表面。而物理去涂，一般由原刀具制造厂来进行，应用研磨方法，用旋转磨石将金刚石涂层从刀具基体上去除掉。由于金刚石非常硬且脆，其研磨去除较困难，效率低，且去除量不均匀，使得重涂后的刀具质量较差，难以满足生产需求，还有可能造成磨石的剧烈磨损。
发明内容
本发明针对现有CVD金刚石涂层刀具去除涂层方法的不足，提供一种简单方便、效率高的CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，使重涂翻新后刀具的使用寿命达到甚至超过新购买CVD金刚石涂层刀具的使用寿命。
本发明的CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法包括以下步骤：
(1)将现有微波等离子真空室改造，在其下部另外加工出一个氧气入口；
(2)将磨损后的CVD金刚石涂层刀具固定于改造后的微波等离子真空室内，使电磁线圈断电，将微波等离子真空室抽真空后，通过其氧气入口输入氧气，同时通过其顶部的微波等离子束入口输入2.45GHz微波等离子束，使刀具的金刚石涂层在微波等离子真空室内加热、氧化至完全燃烧，在刀具基体上形成微粒；然后取出刀具，冷却后清除微粒，露出刀具基体，退涂过程完成；
(3)将退涂后的刀具清洁处理后，再次置入微波等离子真空室，关闭其氧气入口，使电磁线圈通电，采用现有微波等离子CVD工艺，在退涂后的刀具基体表面上生长一层金刚石涂层，完成重涂翻新过程。
第(2)步中微波等离子真空室抽真空后压力低于900Pa，氧气的输入速度为0.1升/分钟，金刚石涂层在真空室内的燃烧温度超过800℃。
本发明利用微波等离子真空室，输入氧气进行CVD金刚石刀具的退涂；不输入氧气时进行CVD金刚石刀具的重涂，简单方便、退涂重涂效率高，重涂翻新后刀具的使用寿命达到甚至超过新购买CVD金刚石涂层刀具的使用寿命。
附图说明
附图是本发明CVD金刚石涂层刀具微波等离子退涂、重涂方法的原理结构图。
图中：1、CVD金刚石涂层刀具，2、夹具，3、微波等离子真空室，4、托盘，5、电磁线圈，6、氧气入口，7、微波等离子束入口。
具体实施方式
实施例
本实施例以磨损后的CVD金刚石涂层整体立铣刀(直径：16mm，螺旋角：30°，齿数：2齿，总长度：80mm，刃长20mm，CVD金刚石涂层厚度：40μm)为例。退涂、重涂采用微波等离子真空室3进行。如附图所示，该微波等离子真空室3的外围安装有电磁线圈5，其内安装有托盘4，其下部设有氧气入口6，顶部设有微波等离子束入口7。
具体的退涂、重涂包括以下步骤(参见附图)：
(1)将磨损后的CVD金刚石涂层刀具1用夹具2固定于微波等离子真空室3的托盘4上。
(2)使电磁线圈5断电，将微波等离子真空室3抽真空后，使其内的压力低于900Pa，打开氧气入口6输入氧气，氧气输入速度0.1升/分钟，同时打开微波等离子束入口7，输入2.45GHz微波等离子束，使金刚石涂层在真空室3内加热、氧化至完全燃烧，燃烧温度超过800℃，在刀具基体上形成微粒，经25分钟后退涂过程结束。可用物理方法或用化学清洗剂将形成的微粒去除，去除金刚石涂层后的刀具即是刀具基体。
(3)将退涂后的刀具经清洁处理后，再置入真空室3，关闭氧气入口开关6，使电磁线圈5通电，采用微波等离子CVD法，在退涂后的刀具基体表面上生长一层金刚石涂层，厚度达到40μm。重涂翻新过程结束。
用退涂、重涂翻新后的CVD金刚石涂层整体立铣刀和新购买的同样牌号和几何尺寸的CVD金刚石涂层整体立铣刀在同一立式加工中心上进行铸造铝合金ZL109的对比切削试验。铸造铝合金ZL109的化学成分及含量如下表：
Figure C200710013866D00041
其抗拉强度为196Mpa，硬度为HB115~130。切削用量：切削速度为780m/min，每齿进给量为0.08mm/Z，轴向切削深度为1mm，径向切削深度为5mm，干式铣削，逆铣。
以刀具后刀面磨损带宽度达到0.16mm为刀具寿命评判标准，重涂翻新后的刀具寿命为84分钟，新购买刀具的寿命为80分钟。
通过改变夹具4的结构形式，可用于可转位刀片、整体立铣刀、钻头等的CVD金刚石涂层刀具的退涂、重涂翻新。本发明在这些形式刀具上的应用也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将现有微波等离子真空室改造，在其下部加工出一个氧气入口；
(2)将磨损后的CVD金刚石涂层刀具固定于改造后的微波等离子真空室内，使电磁线圈断电，将微波等离子真空室抽真空后，通过其氧气入口输入氧气，同时通过其顶部的微波等离子束入口输入2.45GHz微波等离子束，使刀具的金刚石涂层在微波等离子真空室内加热、氧化至完全燃烧，在刀具基体上形成微粒；然后取出刀具，冷却后清除微粒，露出刀具基体，退涂过程完成；
(3)将退涂后的刀具清洁处理后，再次置入微波等离子真空室，关闭其氧气入口，使电磁线圈通电，采用现有微波等离子CVD工艺，在退涂后的刀具基体表面上生长一层金刚石涂层，完成重涂翻新过程。
2.根据权利要求1所述的CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，其特征是：所述第(2)步中微波等离子真空室抽真空后的压力低于900Pa。
3.根据权利要求1所述的CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，其特征是：所述第(2)步中氧气的输入速度为0.1升/分钟。
4.根据权利要求1所述的CVD金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法，其特征是：所述第(2)步中金刚石涂层在真空室内的燃烧温度超过800℃。
CNB2007100138666A 2007-03-28 2007-03-28 Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法 Expired - Fee Related CN100462478C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100138666A CN100462478C (zh) 2007-03-28 2007-03-28 Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100138666A CN100462478C (zh) 2007-03-28 2007-03-28 Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101029385A CN101029385A (zh) 2007-09-05
CN100462478C true CN100462478C (zh) 2009-02-18

Family

ID=38714934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2007100138666A Expired - Fee Related CN100462478C (zh) 2007-03-28 2007-03-28 Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100462478C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101905489A (zh) * 2010-07-21 2010-12-08 深圳市昌红模具科技股份有限公司 金刚石涂层刀具对精密细小石墨电极的加工方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105216021A (zh) * 2014-06-24 2016-01-06 厦门金鹭特种合金有限公司 一种复合材料加工用金刚石涂层刀具及其制备方法
CN105695949A (zh) * 2016-02-24 2016-06-22 苏州乐晶新材料科技有限公司 一种金刚石涂层刀具退涂的方法
CN105695950A (zh) * 2016-03-01 2016-06-22 上海科弦精密工具有限公司 一种金刚石涂层刀具退涂的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1102219A (zh) * 1993-10-28 1995-05-03 北京科技大学 化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具新工艺
JPH07150358A (ja) * 1993-12-01 1995-06-13 Shin Etsu Chem Co Ltd マイクロ波プラズマｃｖｄによるダイヤモンド被覆方法
CN1106469A (zh) * 1994-07-15 1995-08-09 郑鲁生 人造金刚石手术刀的制作工艺
US20050011748A1 (en) * 2001-08-25 2005-01-20 Thomas Beck Method for producing a nanostructured funcitonal coating and a coating that can be produced according to said method
CN1632165A (zh) * 2004-12-28 2005-06-29 北京科技大学 一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法
CN1779001A (zh) * 2005-09-22 2006-05-31 武汉化工学院 一种抛光大面积金刚石膜的方法和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1102219A (zh) * 1993-10-28 1995-05-03 北京科技大学 化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具新工艺
JPH07150358A (ja) * 1993-12-01 1995-06-13 Shin Etsu Chem Co Ltd マイクロ波プラズマｃｖｄによるダイヤモンド被覆方法
CN1106469A (zh) * 1994-07-15 1995-08-09 郑鲁生 人造金刚石手术刀的制作工艺
US20050011748A1 (en) * 2001-08-25 2005-01-20 Thomas Beck Method for producing a nanostructured funcitonal coating and a coating that can be produced according to said method
CN1632165A (zh) * 2004-12-28 2005-06-29 北京科技大学 一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法
CN1779001A (zh) * 2005-09-22 2006-05-31 武汉化工学院 一种抛光大面积金刚石膜的方法和装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刀具材料表面处理的研究现状. 郑立允等.金属热处理，第30卷第6期. 2005
刀具材料表面处理的研究现状. 郑立允等.金属热处理，第30卷第6期. 2005 *
金刚石薄膜的制备及其性能研究概述. 陈家庆等.石油大学学报，第20卷. 1996
金刚石薄膜的制备及其性能研究概述. 陈家庆等.石油大学学报，第20卷. 1996 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101905489A (zh) * 2010-07-21 2010-12-08 深圳市昌红模具科技股份有限公司 金刚石涂层刀具对精密细小石墨电极的加工方法
CN101905489B (zh) * 2010-07-21 2012-05-09 上海昌美精机有限公司 金刚石薄膜涂层刀具对精密细小石墨电极的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101029385A (zh) 2007-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Axinte et al. Abrasive waterjet cutting of polycrystalline diamond: A preliminary investigation
Webster et al. Innovations in abrasive products for precision grinding
CN102639268B (zh) 切削工具
Nadolny State of the art in production, properties and applications of the microcrystalline sintered corundum abrasive grains
KR102253560B1 (ko) 절삭 공구
CN100462478C (zh) Cvd金刚石涂层刀具的微波等离子退涂、重涂方法
CN107513696B (zh) 金刚石涂层钻/铣刀具研磨预处理的方法
CN105932078A (zh) 一种金刚线切割的多晶硅片的制绒方法
JPWO2005105348A1 (ja) 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具およびその製造方法
CN104057404A (zh) 一种用于制备超硬工具的多种磨料三维协同排布方法
CN103770223B (zh) 纳米金刚石涂层刀具及其在口腔修复陶瓷加工中的应用
Zhang et al. Improved grinding performance of zirconia ceramic using an innovative biomimetic fractal-branched grinding wheel inspired by leaf vein
CN102202833A (zh) 切削工具及处理其表面的方法
CN102241082A (zh) 一种镍基非晶态合金改性切割钢线
CN101502926B (zh) 一种超硬材料切削工具及其制备方法
Camuşcu et al. A comparative study on cutting tool performance in end milling of AISI D3 tool steel
Thoe et al. Polycrystalline diamond edge quality and and surface integrity following electrical discharge grinding
JP5464493B2 (ja) 切削加工用インサート
JP2008221459A (ja) セラミック切削インサート
CN101864554B (zh) 改善刃口结构的硬质合金刀片
CN102717342A (zh) 一种可实现无机复合材料高效加工的铣磨工具
KR20120081211A (ko) 난삭 주철의 가공 방법
Zhou et al. Wear characteristics of micro-end mill in high-speed milling of graphite electrode
Khanov et al. Investigation of the abrasive lapping process of oxide ceramics
CN114653954A (zh) 一种激光熔覆纳米涂层盾构机微织构刀具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090218

Termination date: 20100328