刀具基体表面织构化对硼掺杂金刚石 薄膜性能的影响

• 作者: 史战立 向道辉 张治蒙 胡永伟 赵波 郭振海 陈艳彬 高国富
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 热丝化学气相沉积 金刚石薄膜 结合强度 铣削试验 表面织构 涂层刀具
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 153-160
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 2932字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.08.017

摘要

目的 分析硼掺杂织构金刚石薄膜的微观组织结构和表面质量,并探究刀具基体表面不同织构对薄膜结合强度和切削性能的影响.方法 通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法,分别在表面有椭圆织构、沟槽织构和无织构的硬质合金刀具上制备硼掺杂金刚石薄膜(BDD).运用扫描电镜(SEM)观察各薄膜表面及横截面形貌;使用白光干涉表面三维轮廓仪观测各薄膜表面粗糙度;通过拉曼光谱仪检测各薄膜组织结构;通过铣削试验分析各薄膜刀具的切削性能.结果 经测试,硼掺杂无织构金刚石薄膜(Boron doped un-textured diamond film,BDUTD film)的粗糙度为299.9 nm,硼掺杂椭圆织构金刚石薄膜(Boron doped elliptical texture diamond film,BDETD film)及硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜(Boron doped groove texture diamond film,BDGTD film)的粗糙度分别为333、323.9 nm,粗糙度略有增加.三种金刚石薄膜的厚度均为18μm,在相同切削条件下,经过铣削碳/碳-碳化硅(C/C-SiC)复合材料420 s后,BDUTD薄膜的剥落程度及其刀具磨损程度明显大于BDETD薄膜和BDGTD薄膜.结论 硬质合金刀具基体表面织构化能够有效提高薄膜的结合强度,从而提高刀具的耐磨性.其中硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜的切削性能相对更好,与普通硼掺杂金刚石薄膜刀具相比,硼掺杂织构金刚石薄膜刀具具有更长的使用寿命.