專利名稱：Cvd金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法
技術領域：
本發明涉及CVD金剛石涂層刀具的退涂和重涂方法，屬于涂層刀具技術領域。
背景技術：
CVD金剛石是用化學氣相沉積法(簡稱CVD)在異質基體(如高速鋼、硬質合金、陶瓷等)上合成金剛石膜，這一技術已應用到切削刀具上，稱為CVD金剛石涂層刀具，其性能與天然金剛石接近，主要應用于有色金屬及其合金如鋁硅合金、銅合金、纖維增強聚合物、陶瓷、石墨等的切削加工。加工時，切削速度高，加工效率高，且刀具壽命長。CVD金剛石涂層刀具的主要缺點是相對于高速鋼、硬質合金、陶瓷等刀具材料，其成本很高；另外，CVD金剛石涂層磨損或涂層剝落后，需要立即更換刀具。通過退涂、重涂翻新后刀具可繼續使用，而無必要再購買新的昂貴的金剛石涂層刀具，因此金剛石涂層刀具的退涂與重涂是解決其加工經濟性的核心技術。
CVD金剛石刀具的涂層工藝之一是采用微波等離子法，在微波等離子真空室內進行，微波等離子真空室的結構是外圍安裝有電磁線圈，頂部設有微波等離子束入口。電磁線圈的作用是形成磁控濺射，濺射粒子在刀具異質基體上沉積出金剛石涂層。
目前有兩種方法可去除刀具涂層化學退涂和物理退涂。用化學退涂去除硬質合金刀具上的金剛石涂層是一種精細工藝，要求操作者有相當的熟練程度。過度的化學退涂不僅將涂層去掉，而且還可能將鈷結合劑溶洗掉，損壞硬質合金材料的微觀結構，造成切削刃的微觀損壞，產生鋸齒狀表面。而物理去涂，一般由原刀具制造廠來進行，應用研磨方法，用旋轉磨石將金剛石涂層從刀具基體上去除掉。由于金剛石非常硬且脆，其研磨去除較困難，效率低，且去除量不均勻，使得重涂后的刀具質量較差，難以滿足生產需求，還有可能造成磨石的劇烈磨損。

發明內容
本發明針對現有CVD金剛石涂層刀具去除涂層方法的不足，提供一種簡單方便、效率高的CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，使重涂翻新后刀具的使用壽命達到甚至超過新購買CVD金剛石涂層刀具的使用壽命。
本發明的CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法包括以下步驟(1)將現有微波等離子真空室改造，在其下部另外加工出一個氧氣入口；(2)將磨損后的CVD金剛石涂層刀具固定于改造后的微波等離子真空室內，使電磁線圈斷電，將微波等離子真空室抽真空后，通過其氧氣入口輸入氧氣，同時通過其頂部的微波等離子束入口輸入2.45GHz微波等離子束，使刀具的金剛石涂層在微波等離子真空室內加熱、氧化至完全燃燒，在刀具基體上形成微粒；然后取出刀具，冷卻后清除微粒，露出刀具基體，退涂過程完成；(3)將退涂后的刀具清潔處理后，再次置入微波等離子真空室，關閉其氧氣入口，使電磁線圈通電，采用現有微波等離子CVD工藝，在退涂后的刀具基體表面上生長一層金剛石涂層，完成重涂翻新過程。
第(2)步中微波等離子真空室抽真空后壓力低于900Pa，氧氣的輸入速度為0.1升/分鐘，金剛石涂層在真空室內的燃燒溫度超過800℃。
本發明利用微波等離子真空室，輸入氧氣進行CVD金剛石刀具的退涂；不輸入氧氣時進行CVD金剛石刀具的重涂，簡單方便、退涂重涂效率高，重涂翻新后刀具的使用壽命達到甚至超過新購買CVD金剛石涂層刀具的使用壽命。


附圖是本發明CVD金剛石涂層刀具微波等離子退涂、重涂方法的原理結構圖。
圖中1、CVD金剛石涂層刀具，2、夾具，3、微波等離子真空室，4、托盤，5、電磁線圈，6、氧氣入口，7、微波等離子束入口。
具體實施例方式
實施例本實施例以磨損后的CVD金剛石涂層整體立銑刀(直徑16mm，螺旋角30°，齒數2齒，總長度80mm，刃長20mm，CVD金剛石涂層厚度40μm)為例。退涂、重涂采用微波等離子真空室3進行。如附圖所示，該微波等離子真空室3的外圍安裝有電磁線圈5，其內安裝有托盤4，其下部設有氧氣入口6，頂部設有微波等離子束入口7。
具體的退涂、重涂包括以下步驟(參見附圖)(1)將磨損后的CVD金剛石涂層刀具1用夾具2固定于微波等離子真空室3的托盤4上。
(2)使電磁線圈5斷電，將微波等離子真空室3抽真空后，使其內的壓力低于900Pa，打開氧氣入口6輸入氧氣，氧氣輸入速度0.1升/分鐘，同時打開微波等離子束入口7，輸入2.45GHz微波等離子束，使金剛石涂層在真空室3內加熱、氧化至完全燃燒，燃燒溫度超過800℃，在刀具基體上形成微粒，經25分鐘后退涂過程結束。可用物理方法或用化學清洗劑將形成的微粒去除，去除金剛石涂層后的刀具即是刀具基體。
(3)將退涂后的刀具經清潔處理后，再置入真空室3，關閉氧氣入口開關6，使電磁線圈5通電，采用微波等離子CVD法，在退涂后的刀具基體表面上生長一層金剛石涂層，厚度達到40μm。重涂翻新過程結束。
用退涂、重涂翻新后的CVD金剛石涂層整體立銑刀和新購買的同樣牌號和幾何尺寸的CVD金剛石涂層整體立銑刀在同一立式加工中心上進行鑄造鋁合金ZL109的對比切削試驗。鑄造鋁合金ZL109的化學成分及含量如下表

其抗拉強度為196Mpa，硬度為HB115~130。切削用量切削速度為780m/min，每齒進給量為0.08mm/Z，軸向切削深度為1mm，徑向切削深度為5mm，干式銑削，逆銑。
以刀具后刀面磨損帶寬度達到0.16mm為刀具壽命評判標準，重涂翻新后的刀具壽命為84分鐘，新購買刀具的壽命為80分鐘。
通過改變夾具4的結構形式，可用于可轉位刀片、整體立銑刀、鉆頭等的CVD金剛石涂層刀具的退涂、重涂翻新。本發明在這些形式刀具上的應用也屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，其特征是包括以下步驟(1)將現有微波等離子真空室改造，在其下部另外加工出一個氧氣入口；(2)將磨損后的CVD金剛石涂層刀具固定于改造后的微波等離子真空室內，使電磁線圈斷電，將微波等離子真空室抽真空后，通過其氧氣入口輸入氧氣，同時通過其頂部的微波等離子束入口輸入2.45GHz微波等離子束，使刀具的金剛石涂層在微波等離子真空室內加熱、氧化至完全燃燒，在刀具基體上形成微粒；然后取出刀具，冷卻后清除微粒，露出刀具基體，退涂過程完成；(3)將退涂后的刀具清潔處理后，再次置入微波等離子真空室，關閉其氧氣入口，使電磁線圈通電，采用現有微波等離子CVD工藝，在退涂后的刀具基體表面上生長一層金剛石涂層，完成重涂翻新過程。
2.根據權利要求1所述的CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，其特征是所述第(2)步中微波等離子真空室抽真空后的壓力低于900Pa。
3.根據權利要求1所述的CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，其特征是所述第(2)步中氧氣的輸入速度為0.1升/分鐘。
4.根據權利要求1所述的CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，其特征是所述第(2)步中金剛石涂層在真空室內的燃燒溫度超過800℃。
全文摘要
本發明提供了一種CVD金剛石涂層刀具的微波等離子退涂、重涂方法，包括以下步驟(1)將現有微波等離子真空室下部另外加工出一個氧氣入口；(2)將磨損后的CVD金剛石涂層刀具固定于微波等離子真空室內，使電磁線圈斷電，將微波等離子真空室抽真空后輸入氧氣和2.45GHz微波等離子束，使刀具的金剛石涂層燃燒形成微粒；冷卻后清除微粒，退涂過程完成；(3)將退涂后的刀具清潔處理后，置入微波等離子真空室采用現有微波等離子CVD工藝生長出金剛石涂層，完成重涂翻新過程。本發明利用微波等離子真空室，輸入氧氣進行CVD金剛石刀具的退涂；不輸入氧氣時進行CVD金剛石刀具的重涂，簡單方便、退涂重涂效率高，重涂翻新后刀具的使用壽命長。
文檔編號C23C16/52GK101029385SQ20071001386
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月28日 優先權日2007年3月28日
發明者劉戰強, 劉繼剛, 艾興 申請人:山東大學