CVD金刚石涂层工具及其产业化涂层装备
技术描述
化学气相沉积（简称 CVD法，Chemical Vapor Deposition）金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的高硬度、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，本项目针对传统硬质合金合金工具磨损严重、使用寿命低难题，发明了衬底预处理、多元掺杂金刚石涂层、纳米金刚石复合涂层光等一系列新技术，研究开发出高性能CVD金刚石涂层工具，发明了复杂形状金刚石涂层刀具热丝化学气相沉积批量制备和内孔金刚石涂层新方法，实现了复杂形状硬质合金刀具和内孔拉拔模具表面涂覆附着力强、涂层均匀的金刚石薄膜。CVD金刚石涂层刀具是以硬质合金（WC-Co）刀具为衬底，采用化学气相法沉积金刚石涂层获得的高性能涂层刀具，适用于高性能石墨、碳纤维复合材料、氧化锆陶瓷、高硅铝合金以及印刷电路板等难加工材料加工，在航空航天和模具行业领域具有广阔应用前景。纳米金刚石复合涂层拉拔模具，是以硬质合金拉拔模具为衬底，采用化学气相法在模具的内孔表面涂覆常规金刚石和纳米金刚石复合涂层，并对涂层进行研磨抛光后得到的一种全新产品，适用于各类铝丝、铜丝、中高压电缆铜、铝线芯、碳钢/合金钢/不锈钢线材和管材以及焊丝的生产，在电线电缆、金属制品、建筑管材等行业应用前景广阔。在此基础上，研制了具有新型结构形式的大容量、自动化HFCVD金刚石涂层设备，针对复杂形状刀具和拉拔模具开发了专用配套装夹装置及沉积工艺，实现了金刚石涂层刀具和拉拔模具的批量化制备，并可保证批量化产品的质量稳定性。
技术优势
CVD金刚石涂层刀具的开发与应用不仅能大幅度提高传统刀具的使用寿命，提高生产率，获得显著的经济效益，并且可有效提高加工精度，显著改善产品质量；可以从根本上提高我国金刚石涂层刀具产品在国际市场上的竞争力，对促进相关产业的技术进步具有重要意义。 纳米金刚石复合涂层拉拔模具不仅能大幅度延长了传统模具的使用寿命，显著提高相关行业的生产效率，而且能显著提高线缆产品质量和档次，有效节约铜等原材料，减少国家战略资源钨的消耗，有力促进相关行业整体水平的提高和技术进步，并能显著提高我国拉拔模具产品的水平和档次。 本项目研制大容量、自动化化新型HFCVD金刚石涂层设备，实现HFCVD金刚石涂层设备的整机智能化，提高沉积参数的控制精度，保证设备长时间运行的稳定性及批量化涂层质量的均匀性，相关技术达到国际先进水平。
效果指标
(1) CVD金刚石涂层厚度可达20 μm以上，金刚石涂层中金刚石成分含量大于99 %； (2) CVD金刚石涂层具有良好的附着性能，采用洛式压痕法进行附着性能测定，在100 kgf载荷下涂层无裂痕； (3) CVD金刚石涂层工具使用寿命比传统硬质合金工具提高10倍以上； (4) HFCVD金刚石涂层设备对Φ3 mm×50 mm复杂形状涂层刀具制备，达到了单批次生产200支以上刀具，对于涂层拉丝模（模芯尺寸Φ22 mm×18 mm）制备，设备容量大于12个。