加工碳/碳复合材料的复合金刚石涂层刀具的制备及切削试验研究

郭振海¹，邓福铭¹，赵鑫¹，宋美娇¹，张磊¹，向道辉²

1. 中国矿业大学(北京)超硬刀具材料研究所2. 河南理工大学机械与动力工程学院

摘 要：为了更高效地加工碳/碳复合材料,在硬质合金刀具上采用热丝CVD法（HFCVD）沉积了微米纳米复合金刚石（micro-nanocrystalline composite diamond, MNCD）薄膜,即先在基体表面沉积一层微米金刚石（microcrystalline diamond, MCD）薄膜,然后不间断地原位沉积一层纳米金刚石（nanocrystalline diamond, NCD）薄膜。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对MNCD薄膜的形貌和质量进行表征,利用切削试验研究了MCD涂层刀具、MNCD涂层刀具和硬质合金刀具的切削性能。结果表明:涂覆的MNCD薄膜质量很高,横断面上微米金刚石颗粒以柱状晶的方式生长,纳米金刚石颗粒以堆叠的方式生长,两者之间有明显的界限;切削试验中,MNCD涂层刀具由于具有MCD薄膜的膜基结合力好的优点,同时又兼有NCD薄膜表面摩擦系数小的优点,在3种刀具中表现良好;可以看出,MNCD薄膜可极大地提升工具的切削性能,延长刀具的使用寿命。

关键词：碳/碳复合材料;微纳米复合金刚石薄膜;HFCVD;切削试验;刀具磨损;