金剛石涂層制備原理和技能
在相對比較低壓力和溫度條件下，采用在基底上外延準穩(wěn)態(tài)法和碳的等離子體沉積法可獲得人工金剛石膜；在5～11GPa壓力，1200～2300K溫度范圍內(nèi)，憑借Catalytic(催化媒)的催化效果，熔媒法可將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石；繼續(xù)升高溫度和壓力，石墨可直接轉(zhuǎn)化為金剛石結(jié)構(gòu)，即直接法人工金剛石。此外，在相對高壓低溫區(qū)使用爆破沖擊合成法可得到納米結(jié)構(gòu)金剛石?？梢愿鶕?jù)以上理論，開展金剛石刀具制備。 國外金剛石涂層刀具制備方面如美國sp3專業(yè)金剛石涂層公司現(xiàn)已推出產(chǎn)品，德國推出納米金剛石Balinit Diamond涂層刀具。Zecha剛采用多層涂層技能來克服金剛石涂層刀具結(jié)合力弱和外表粗糙問題，如圖6所示。瑞士愛恩邦德推出金剛石涂層刀具產(chǎn)品，日本黛杰DIJIE在硬質(zhì)刃口預先開設(shè)一空槽，填入金剛石微粉，再統(tǒng)—燒結(jié)形成石墨專用金剛石PCD全體銑刀。OSG制備了超微粒結(jié)晶金剛石涂刀具(晶粒僅為1μm)。
金剛石材料特性： 金剛石為單—碳原子的結(jié)晶體，金剛石晶體結(jié)構(gòu)屬等軸面心立方晶系(晶系原子密度最高)。金剛石中碳原子間連接鍵是sp3雜化共價鍵，具有及強的結(jié)合力、穩(wěn)定性和方向性。人工合成金剛石性能取決于sp3雜化共價鍵與非晶無定形碳sp2 雜化共價鍵相對比率。如果sp3 含量過低得到二者混合物體為類金剛石(Diamond－Like Carbon，簡稱DLC)。獨特的晶體結(jié)構(gòu)使金剛石具有最高的硬度、剛性、導熱系數(shù)以及優(yōu)良的抗磨損、抗腐蝕性和化學穩(wěn)定性等均高于硬質(zhì)合金。如表1所示，可見單晶金剛石硬度最高，熱導率最大，熱膨脹系數(shù)最小，故其綜合物理 性能最佳。
