CN115213824A - 一种含有耐磨胎体层的高性能金刚石工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有耐磨胎体层的高性能电镀金刚石工具。本发明在普通电镀金刚石工具金属胎体层的表层，增加了一层耐磨胎体层，所述耐磨胎体层的硬度在维氏1500HV以上，耐高温在300摄氏度以上，采用气象沉积的方式获得。增加耐磨胎体层，使电镀金刚石工具在加工玻璃时使用寿命提升达50%以上，在加工陶瓷和蓝宝石等极硬材料方面提升效果更显著。
Description
技术领域：
本发明涉及电镀金刚石工具生产技术领域，具体是一种长寿命高性能电镀金刚石工具。
技术背景
电镀金刚石工具作为常用的磨削产品，在工业上广泛应用于加工金属、玻璃、陶瓷、蓝宝石等高硬材料，在光学器件，精密陶瓷，硬质合金等行业有着很重要的地位。市场上现有的电镀金刚石工具也能满足一般性需求，但是使用寿命一般，且在加工陶瓷和蓝宝石等极硬材料方面尚有不足，寿命不及预期。现阶段电镀金刚石工具的性能，在很大程度上由胎体层决定，所以胎体层成为提升寿命的关键。普通电镀金刚石工具金属胎体一般为镍金属及镍合金，或钴合金，胎体硬度一般为维氏300-800HV，很难达到更高的水平，因此阻碍了电镀金刚石工具性能和寿命的进一步提升。
发明内容：
针对现有产品的不足，本发明提供了一种含有耐磨胎体层的高性能金刚石工具，通过在电镀完成的电镀金刚石工具金属胎体层的表层，采用气象沉积炉增加一层耐磨胎体层，使电镀金刚石工具在加工玻璃时使用寿命提升达50%以上，在加工陶瓷和蓝宝石等极硬材料方面提升更显著，解决了现有电镀金刚石工具使用寿命一般,在加工陶瓷和蓝宝石等极硬材料方面尚有不足，寿命不及预期的问题。
具体实施方式：
S1涂层前处理：对电镀完成的电镀金刚石工具，进行清洗及表面处理，对工具表面除油除锈，去除氧化层，并屏蔽上架，通过夹具屏蔽不需要涂层的部位，露出有金刚石的使用部位，并进行固定，准备沉积耐磨胎体层；
优选的，所述电镀金刚石工具是在基体上通过电镀金属胎体层固定金刚石颗粒形成的工具，所述的金属胎体层，包括但不限于电镀镍金属、电镀镍合金、电镀钴合金，所述的金刚石颗粒包括但不限于人造及天然金刚石颗粒及微粉，立方氮化硼颗粒及微粉；
优选的，所述S1中的电镀金刚石工具，具体包括但不限于电镀金刚石砂轮，钻头，磨头，锯片及其它常用工具。
S2入炉沉积：将屏蔽上架的电镀金刚石工具放入气象沉积炉，选择相应的涂层、靶材及气氛，调整温度，经过加热－刻蚀－涂层－冷却的过程，控制好沉积时间，为金刚石工具施加预定厚度的耐磨胎体层；
优选的，所述耐磨胎体层位于金属胎体层的表层，其最小厚度在0.3微米以上，其最大厚度在金刚石颗粒平均粒径的80%以下，所述耐磨胎体层与金属胎体层的总厚度，应保持表层金刚石颗粒的出露在平均粒径20%以上；
优选的，所述耐磨胎体层类别为硬度为维氏1500HV以上，耐高温300摄氏度以上的超硬涂层材质，包括但不限于以下符合此类标准的涂层材质：TiN、CrN、TiCN、Wu-N、TiC、Wu-C、ZrN、AlCrN、CrAlN、ZrSiN、Al2O3、TiAlSiN、SiC、CrCN、CrN-Wc、TiCrN、AlTiN、TiAlN、TAC，其它耐磨涂层材质。
S3：冷却出炉，检测包装；
涂层完成后检测耐磨胎体层的质量及厚度，并保证表层金刚石颗粒的平均出露粒径在20%以上，并进行包装。
本发明相对于无耐磨胎体层的普通电镀金刚石工具产品，具有以下更好效果：
普通电镀金刚石工具金属胎体一般为镍金属及镍合金，或钴合金，胎体硬度一般为维氏300-800HV，含有耐磨胎体层的高性能电镀金刚石工具，表层胎体硬度可达到维氏1500以上，极大提升了胎体的性能，使工具的耐冲击性和金刚石颗粒把持力增强，在使用过程中金刚石颗粒及胎体的磨损变慢，工具的磨削及损耗减少，极大提高了电镀金刚石工具的使用寿命；经具体生产实践表明，含有耐磨胎体层的电镀金刚石CNC磨头产品，在加工电子玻璃产品时，相对于无胎体层同等产品寿命提升50%以上，部分可达2倍以上寿命。
具体实施例
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。本实施例以电镀金刚石磨头为基础，其它电镀金刚石工具如砂轮、钻头、锯片等适应同样的方法。
实施例1
S1涂层前处理：一种电镀完成的精修倒边磨头，磨头金刚石为1000目，用于电子玻璃精磨倒角，将电镀完成的磨头进行清洗及表面处理，对磨头表面除油除锈，去除氧化层；屏蔽上架，通过夹具屏蔽不需要涂层的部位，露出有金刚石的使用部位，并进行固定。
S2入炉沉积：将上架的的磨头放入PA-CVD混合型沉积炉，选择涂层种类为TAC，该涂层硬度为4000HV以上，耐高温500摄氏度以上，准备相应的靶材及气氛，调整沉积温度为200度，经过加热－刻蚀－涂层－冷却的过程，沉积2小时，得到1-2微米厚度的TAC涂层。
S3：检测包装：涂层完成后出炉，检测耐磨胎体层质量及厚度，并保证涂层后表层金刚石颗粒的出露在平均粒径20%以上；
经实际使用测试对比，在CNC机台加工玻璃时，普通磨头可使用10小时，含有耐磨胎体层的磨头可使用20小时以上。
实施例2
S1：涂层前处理：选取一种电镀完成的倒角磨边磨头，磨头金刚石为600目，用于玻璃倒角磨边，将电镀完成的磨头，进行清洗及表面处理，对磨头表面除油除锈，去除氧化层；屏蔽上架，通过夹具屏蔽不需要涂层的部位，露出有金刚石的使用部位，并进行固定。
S2：入炉沉积：将上架的的磨头放入阴极弧离子镀PVD炉，选择涂层种类为TiAlN，该涂层硬度为3000HV以上，耐高温500摄氏度以上，准备相应的靶材及气氛，调整沉积温度为400度，经过加热－刻蚀－涂层－冷却的过程，沉积2小时，得到2-3微米厚度的TiAlN涂层。
S3：检测包装：涂层完成后出炉，检测耐磨胎体层质量及厚度，并保证涂层后表层金刚石颗粒的出露在平均粒径20%以上；
经实际使用测试对比，在CNC机台加工玻璃时，普通磨头可使用8小时，含有耐磨胎体层的该磨头可使用15小时以上。
实施例3
S1涂层前处理：选取一种电镀完成的开粗磨头，金刚石为150目，加工陶瓷材质，对工具进行清洗及表面处理，除油除锈，去除氧化层；屏蔽上架，通过夹具屏蔽不需要涂层的部位，露出有金刚石的使用部位，并进行固定。
S2入炉沉积：将上架的的磨头放入阴极弧离子镀PVD炉，选择涂层种类为CrAlN，该涂层硬度为3000HV以上，耐高温500摄氏度以上，准备相应的靶材及气氛，调整沉积温度为400度，经过加热－刻蚀－涂层－冷却的过程，沉积5小时，得到5-6微米厚度的CrAlN涂层。
S3检测包装：涂层完成后出炉，检测耐磨胎体层质量及厚度，并保证涂层后表层金刚石颗粒的出露在平均粒径20%以上；
经实际使用测试对比，在CNC机台加工陶瓷时，普通磨头可使用5小时左右，涂层后含有耐磨胎体层的磨头可使用10小时以上。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
Claims (5)
1.一种含有耐磨胎体层的高性能电镀金刚石工具，其特征为：在普通电镀金刚石工具金属胎体层的表层，增加了一层耐磨胎体层，所述耐磨胎体层硬度在维氏1500HV以上，耐高温在300摄氏度以上，通过气象沉积炉沉积获得，所述耐磨胎体层使电镀金刚石工具的使用寿命大大提升。
2.根据权利1要求所述的高性能电镀金刚石工具，其特征在于：所述的电镀金刚石工具是在基体上通过电镀金属胎体层固定金刚石颗粒形成的工具，所述的电镀金属胎体层，包括但不限于电镀镍金属、电镀镍合金、电镀钴合金，所述的金刚石颗粒包括但不限于人造及天然金刚石颗粒及微粉，立方氮化硼颗粒及微粉。
3.根据权利1要求所述的高性能电镀金刚石工具，其特征在于：所述耐磨胎体层位于金属胎体层的表层，其最小厚度在0.3微米以上，其最大厚度在金刚石颗粒平均粒径的80%以下，所述耐磨胎体层与金属胎体层的总厚度，应保持电镀金刚石工具表层金刚石颗粒的出露，在平均粒径20%以上。
4.根据权利1要求所述的耐磨胎体层，其特征在于：所述耐磨胎体层硬度为维氏1500HV以上，耐高温300摄氏度以上的超硬涂层材质；具体包括但不限于以下符合要求的涂层材质：TiN、CrN、TiCN、Wu-N、TiC、Wu-C、ZrN、AlCrN、CrAlN、ZrSiN、Al2O3、TiAlSiN、SiC、CrCN、CrN-Wc、TiCrN、AlTiN、TiAlN、TAC、其它耐磨涂层材质。
5.根据权利1要求所述的气象沉积炉，其特征在于：包括化学气象沉积炉（CVD）、物理气象沉积炉（PVD）以及物理和化学混合型的沉积炉（如PA-CVD）。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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