一種高性能pcd刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能PCD刀具，屬于超硬材料加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚晶金剛石(PCD)刀具是通過把PCD復(fù)合片焊接到硬質(zhì)合金或者鋼的刀體上制成的刀具。由于PCD復(fù)合片將單晶金剛石的高硬度、耐磨性、低摩擦系數(shù)和強度與碳化鎢硬質(zhì)合金的高抗彎強度進(jìn)行了結(jié)合，復(fù)合片的碳化鎢硬質(zhì)合金層為金剛石層提供了機械支持，增加了它的抗彎強度，同時硬質(zhì)合金層易于焊接，使制作成品刀具變得容易。
[0003]PCD復(fù)合片的特點，具有極高硬度和獨特機械性能的PCD復(fù)合片是將金剛石微粉添加一定的金屬鈷與硬質(zhì)合金基體在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成的。在此條件下，金剛石顆粒之間直接燒結(jié)在一起形成D-D結(jié)合結(jié)構(gòu)，從而得到性能優(yōu)越的聚晶金剛石層，聚晶金剛石的顯微組織是由具有相連骨架結(jié)構(gòu)的金剛石相和彌散分布的“小島狀”金屬鈷相組成。金剛石顆粒完成燒結(jié)后，整個聚晶金剛石層的性能完全依賴于金剛石骨架的結(jié)合程度，與彌散分布的金屬鈷相無關(guān)。
[0004]P⑶刀具用作工具工作時，其與工件接觸的工作點附近溫度很高，而金剛石的熱膨脹系數(shù)只是鈷的十分之一，鈷相的膨脹遠(yuǎn)大于金剛石骨架的膨脹，產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱應(yīng)力達(dá)到一定值后，會破壞金剛石骨架，使聚晶金剛石層出現(xiàn)裂紋，造成PCD刀具刃口崩刃或破裂。
[0005]PCD刀具切削工件時，由于金剛石與金屬鈷的硬度差別非常大，而金屬鈷又分散存在于金剛石顆粒之間，因此會造成加工件表面出現(xiàn)橫紋，加工件表面光潔度不高，PCD切肩后加工件表面亮度不夠。
[0006]因此，P⑶刀具刃口處的聚晶金剛石層結(jié)構(gòu)需要改善，以便消除P⑶刀具在使用過程中由于金屬鈷的存在造成的損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能PCD刀具，采用該方法能夠?qū)CD刀具刃口處聚晶金剛石層中的金屬鈷去除，從而避免金屬鈷的存在對PCD刀具刃口造成崩刃或破裂，以及提高加工件表面亮度。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]一種高性能P⑶刀具，其特征在于，其制作方法包括以下步驟:
[0010]I)提供一種P⑶刀具，包括刀具基體以及焊接在刀具基體上的P⑶刀片，所述P⑶刀片由刀片基體與聚晶金剛石層組成；
[0011]2)在PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分的外表面上噴涂特氟龍形成一保護(hù)層；
[0012]其中，PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分具體是指刀具基體及刀片基體；
[0013]3)配置具有強腐蝕性的去鈷溶液；將經(jīng)過步驟2)處理后的P⑶刀具放入去鈷溶液中，溫度50-90°C，均勻攪拌去鈷溶液0.5-3小時；然后取出P⑶刀具，清洗處理至中性；最后去除PCD刀具的外表面上噴涂的特氟龍，即得。
[0014]作為優(yōu)選，在步驟I)中，所述P⑶刀片的總厚度為1.5_，其中，聚晶金剛石層的厚度0.6_。
[0015]作為優(yōu)選，在步驟I)中，所述刀具基體為WC/Co硬質(zhì)合金，所述刀片基體為WC/Co硬質(zhì)合金。
[0016]作為優(yōu)選，在步驟2)中，在噴涂特氟龍前，先將PCD刀具依次經(jīng)過清洗液超聲波清洗10-15分鐘，去離子水漂洗3-5次，放入真空干燥箱中120°C烘干I小時。
[0017]作為優(yōu)選，在步驟2)中，噴涂特氟龍的過程如下:采用分散體涂層噴涂，將PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分的外表面上噴涂特氟龍形成一保護(hù)層，保護(hù)層厚度控制在0.05-0.1mm ;然后將P⑶刀具放在烘爐中加熱，溫度控制在100°C以下，直至大部分的溶劑揮發(fā)，最后再經(jīng)過200°C、30分鐘的高溫固化即可。
[0018]作為優(yōu)選，在步驟3)中，去鈷溶液為強腐蝕性化學(xué)溶液，其配方為:98%濃硫酸10-15at.%，硝酸20-30at.%，磷酸10_15at.%，雙氧水10_15at.%，以純凈水作溶劑。
[0019]作為優(yōu)選，在步驟3)中，PCD刀具的前刀面的聚晶金剛石層中金屬鈷元素的去除寬度l-3mm，P⑶刀具的后刀面的聚晶金剛石層中金屬鈷元素的去除厚度為0.05-0.1mm。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]本發(fā)明是利用化學(xué)腐蝕的方法將PCD刀具刃口處聚晶金剛石層中的金屬鈷去除，由于硬質(zhì)合金基體上也含有金屬鈷的成分，并且金屬鈷的質(zhì)量含量遠(yuǎn)大于PCD刀具刃口處聚晶金剛石層中的金屬鈷的含量，因此在化學(xué)腐蝕去除鈷之前，必須將PCD刀具上的硬質(zhì)合金基體保護(hù)起來，以免硬質(zhì)合金遭到腐蝕而影響PCD刀具的使用性能。采用本發(fā)明配方制成的去鈷溶液，具有強腐蝕性、氧化性非常強。而且可以通過調(diào)整各種化學(xué)試劑的比例來控制PCD刀具刃口處聚晶金剛石層中的金屬鈷去除的時間和反應(yīng)溫度，以適應(yīng)不同加工要求的P⑶刀具。
[0022]綜上，使用本發(fā)明所述方法制成的P⑶刀具，能夠?qū)⑶刀具刃口處聚晶金剛石層中的金屬鈷去除，從而避免金屬鈷的存在對PCD刀具刃口造成崩刃或破裂，以及提高加工件表面亮度，可以滿足PCD刀具在鋁材、硅鋁合金與鋁合金加工中的較高表面光潔度的要求。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明P⑶刀具后刀面的聚晶金剛石層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明P⑶刀具前刀面的聚晶金剛石層的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明使用的P⑶刀具為雙刃銑刀，P⑶復(fù)合片的型號Element Six CMX 850，所述刀具基體為WC/Co硬質(zhì)合金，所述刀片基體為WC/Co硬質(zhì)合金。本發(fā)明使用的PCD刀片為細(xì)粒度聚晶復(fù)合片，是經(jīng)過超高壓高溫合成的。PCD復(fù)合片厚度為1.5_，其中PCD厚度0.6_。特氟龍指的是聚四氟乙烯，這種材料具有抗強酸強堿，不溶于所有溶劑，耐高溫等特點，噴涂鐵氟龍保護(hù)PCD刀具硬質(zhì)合金基體可以保證在去除PCD刀具刃口處金屬鈷的同時，基體硬質(zhì)合金不會腐蝕，鐵氟龍噴涂已經(jīng)一項已經(jīng)非常完善的技術(shù)。
[0026]下面，結(jié)合【具體實施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0027]實施例1:
[0028]一種高性能P⑶刀具，其制作方法包括以下步驟:
[0029]I)提供一種P⑶刀具，包括刀具基體以及焊接在刀具基體上的P⑶刀片，所述P⑶刀片由刀片基體與聚晶金剛石層組成；
[0030]2)在PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分的外表面上噴涂特氟龍形成一保護(hù)層；其中，PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分具體是指刀具基體及刀片基體；在噴涂特氟龍前，先將PCD刀具依次經(jīng)過清洗液超聲波清洗10-15分鐘，去離子水漂洗3-5次，放入真空干燥箱中120°C烘干I小時。此過程是為了刀具表面噴涂鐵氟龍時保證刀具表面清潔，鐵氟龍噴涂均勻。由于鐵氟龍涂層具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，不溶解于常用溶劑，因此不采用化學(xué)清洗的方法處理。噴涂特氟龍的過程如下:采用分散體涂層噴涂，將PCD刀具的除聚晶金剛石層以外的部分的外表面上噴涂特氟龍形成一保護(hù)層，保護(hù)層厚度控制在0.05-0.1mm ;