硬度检测:常采用维氏硬度计进行测试,通过在一定载荷下将金刚石压头压入刀具坯料表面,测量压痕对角线长度来计算硬度值,以确保其硬度符合使用要求。
结构检测:运用 X 射线衍射仪分析晶体结构,确定金刚石的结晶状态和晶粒尺寸等,保证坯料的晶体结构均匀,无缺陷和杂质。
厚度检测:使用激光测厚仪或接触式测厚仪,精确测量刀具坯料的厚度,确保厚度均匀性在规定范围内,以保证刀具在使用过程中的性能稳定性。
应用优势
加工精度高:能够实现高精度的切削加工,加工表面粗糙度低,可达到 Ra0.01 - 0.1μm,适用于对精度要求极高的光学元件、精密模具等领域的加工。
加工效率高:由于其高硬度和耐磨性,切削速度比传统刀具提高数倍,进给量也可相应增加,从而大大提高了加工效率,降低了加工成本。例如在加工石墨电极时,CVD 多晶金刚石刀具的切削速度可达 1000 - 2000m/min,是硬质合金刀具的 5 - 10 倍。
发展挑战
与基体结合力问题:尽管 CVD 技术不断发展,但金刚石膜与基体之间的结合力仍有待进一步提高。在高速切削和重负荷加工时,刀具坯料可能会出现剥落或分层现象,影响刀具的使用寿命和加工质量。目前,研究人员通过对基体表面进行预处理、优化沉积工艺以及添加过渡层等方法来改善结合力,但仍需进一步深入研究。
大面积均匀性:随着工业生产对大尺寸 CVD 多晶金刚石刀具坯料需求的增加,如何保证大面积坯料的厚度均匀性、性能一致性是一个关键问题。在沉积过程中,由于反应气体分布、等离子体密度等因素的影响,容易导致坯料不同部位的性能存在差异。解决这一问题需要对沉积设备和工艺进行优化,开发更先进的气体输运系统和等离子体控制技术。
发展前景
新兴领域应用拓展:随着新能源汽车、5G 通信、人工智能等新兴产业的快速发展,对高精度、高性能刀具的需求将不断增加。CVD 多晶金刚石刀具坯料在这些领域具有广阔的应用前景,如在新能源汽车的电池制造中,可用于加工高精度的电极材料;在 5G 通信领域,可用于加工高性能的射频器件和光学元件。
绿色制造趋势:CVD 多晶金刚石刀具坯料符合绿色制造的发展趋势。其高硬度和耐磨性可减少刀具的更换频率,降低刀具材料的消耗和废弃物的产生;同时,在加工过程中可采用干式切削或微量润滑切削等绿色加工工艺,减少切削液的使用,降低对环境的污染。因此,在环保要求日益严格的背景下,CVD 多晶金刚石刀具坯料将得到更广泛的应用和推广