王新昶,申笑天,赵天奇,孙方宏,沈彬(上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240)



复合金刚石薄膜涂层铝塑复合管拉拔模的制备及应用(上)

王新昶,申笑天,赵天奇,孙方宏,沈彬
(上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240)

摘 要:选取一种新型的高性能三层复合金刚石薄膜,即硼掺杂微米-未掺杂微米-未掺杂纳米复合金刚石(boron-doped micro-crystalline,undoped micro-crystalline and undoped nano-crystalline composite diamond,BDM-UM-UNCD)薄膜作为铝塑复合管拉拔模具内孔工作表面的耐磨减摩保护涂层,该薄膜具有优异的综合性能。表征结果表明,采用仿真优化的沉积参数在该拉拔模具整个内孔表面沉积了厚度较为均匀(19～24μm)的复合金刚石薄膜,尤其是在主要的工作区域沉积了厚度均匀、质量优异的复合金刚石薄膜;采用机械抛光可以便利地将内孔薄膜抛光到Ra～45 nm的表面粗糙度以下。油润滑及水润滑条件下拉拔铝塑复合管的应用试验结果表明,相比于未涂层及其他类型金刚石薄膜涂层拉拔模具而言,该复合金刚石薄膜涂层模具具有很长的使用寿命,并且表现出极佳的应用效果。

关键词:复合金刚石薄膜;热丝化学气相沉积;拉拔模具;水润滑;铝塑复合管

1　引言

钨钴类硬质合金(WC-Co)具有较高的硬度、较高的红热硬性、较高的耐磨损和耐腐蚀性能、良好的抗氧化性能等优异特性,因此成为加工制造拉拔模具最常用的材料。然而,钨钴类硬质合金材料成型需要消耗大量的钨资源和钴资源,而这些资源都是重要的战略资源。此外,钨钴类硬质合金的硬度还没有达到超硬材料的级别,仍然不能够保证拉拔模具在极端工况条件下的工作寿命和长期运行稳定性,因此硬质合金拉拔模具的快速损耗和失效会进一步加剧上述战略资源的消耗。……