超硬材料是指维氏硬度>40GPa,包括自然界中最坚硬的天然金刚石与人造金刚石和立方氮化硼等材料。
自1971年美国GE公司推出首款实用型聚晶金刚石片以来,世界各国对复合超硬材料的研究应用进入新的阶段。其产品形态逐步涵盖从磨削、切割工具的基础合成;到聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具、锯片、砂轮、金刚线的功能性制品;再到半导体散热与封装、光学器件、量子信息等前沿领域的高端应用。其中PCD/PCBN超硬刀具材料更是拥有“工业牙齿”的美称。
在已知的刀具材料中,超硬材料具有无与伦比的硬度、耐磨性和化学稳定性优势。在追求高速高效高精加工、干式清洁加工,需要实现以车代磨、以铣代磨的现代机械加工领域中,超硬材料的推广使用无疑是跨时代的进步。如要加工高耐磨、高韧性材料或新型复合材料,追求高效率(高速、大切深)、高精度、高表面质量,需要进行大批量、自动化生产时,超硬材料刀具可以极大的提升加工效率、良率,减少后端工序,在提高加工质量的同时摊薄成本。
长鹰硬科深耕硬质材料科技领域二十余年,建立了一套有效的可追溯性管理控制程序和完善的质量监测体系,通过了ISO 9001:2015质量体系认证(德国莱茵);拥有极强的定制化研发制造能力和多样、先进的成型技术工艺和成品加工能力,从材料到成品,能够“既快且优”的满足市场需求。更兼引入乌克兰国家科学院超硬材料研究所技术,成立“中-乌超硬材料联合实验室”,对标世界一流厂商,自主设计开发了包括聚晶金刚石复合片、聚晶立方氮化硼复合片、整体式PCD螺旋圆棒和整体式PCBN螺旋圆棒在内全系列超硬刀具材料产品,掌握超硬复合刀具材料的核心技术。
硬质合金是粉末冶金得到的金属基复合材料,而PCD/PCBN是高温高压下合成的共价键晶体,这是二者的本质区别,也是超硬材料在物理化学性质方面与硬质合金天差地别的根本原因。
超硬材料的超高硬度是一把双刃剑,超硬的同时意味着“超脆”,应当采用合理的措施扬长避短,比如对刃口进行钝化处理、提高装夹精度,让超硬刀具在使用时能又快又好。
使用对刀仪,确保刀尖位置准确;
正式批量加工前进行试切,优化切削参数;
PCBN刀具适用于干式切削或微量润滑,避免急冷急热的热冲击导致崩刃;
PCD则需要使用乳化液或者合成冷却液高压冲洗排屑,避免高温氧化和温度波动下开裂。
超硬材料本身存在极高的技术壁垒,从金刚石、立方氮化硼原料的合成到聚晶体的生产与加工,均需成本高昂的六面顶压机和激光研磨机等辅助设备和复杂加工工艺;且生产工艺窗口的控制困难,产品良率较低。
但是超硬材料刀具如使用得当,其使用寿命较硬质合金刀具能够提升几十倍甚至上百倍,刀具成本摊薄后经济效益可观。
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