CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用

崔玉明 王勇 李国华 姜龙 董旺

崔玉明, 王勇, 李国华, 姜龙, 董旺. 金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(4): 456-462. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0138
引用本文: 崔玉明, 王勇, 李国华, 姜龙, 董旺. 金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(4): 456-462. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0138
CUI Yuming, WANG Yong, LI Guohua, JIANG Long, DONG Wang. Preparation of diamond coated floating core head and its application in copper pipe production[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 456-462. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0138
Citation: CUI Yuming, WANG Yong, LI Guohua, JIANG Long, DONG Wang. Preparation of diamond coated floating core head and its application in copper pipe production[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 456-462. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0138

金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0138
基金项目: 河北省科学院科技计划项目资金资助(项目编号:23716)
详细信息
    作者简介:

    崔玉明,男,1987年生,助理研究员。主要研究方向:化学气相沉积金刚石制备、金刚石涂层拉拔模具制备及应用。E-mail:cuiyuming@hediamond.cn

    通讯作者:

    王勇,男,1985年生,助理工程师。主要研究方向:有色金属拉伸工艺及模具制造。E-mail:wangyong654123@163.com

    姜龙,男,1976年生,副研究员。主要研究方向:化学气相沉积金刚石制备及应用。E-mail:jianglong@hediamond.cn

  • 中图分类号: TQ164

Preparation of diamond coated floating core head and its application in copper pipe production

  • 摘要: 通过沉积方式和旋转装置设计,采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结果表明:金刚石涂层抛光后的表面平均粗糙度Sa为76.4 nm,金刚石涂层脱落位置到压痕中心的平均距离为287.9 μm,且各位置的金刚石涂层厚度均匀性和质量均较好。将制备的金刚石涂层游动芯头应用于高精度精密铜管生产线中,与硬质合金游动芯头对比,其在降低劳动强度、保证铜管一致性和延长芯头使用寿命方面都有显著效果。

     

  • 图  1  金刚石涂层游动芯头均匀沉积原理示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of uniform deposition principle of diamond coated floating core head

    图  2  金刚石涂层游动芯头抛光前后照片

    Figure  2.  Photos of diamond-coated floating core head before and after polishing

    图  3  自动研磨抛光机照片

    Figure  3.  Photo of automatic grinding and polishing machine

    图  4  金刚石涂层游动芯头表面原始SEM形貌

    Figure  4.  Original SEM morphology of diamond-coated floating core head surface

    图  5  定径段金刚石涂层抛光前后的2D轮廓

    Figure  5.  2D contour of diamond coating before and after polishing in the fixed diameter section

    图  6  不同位置金刚石涂层的Raman光谱

    Figure  6.  Raman spectra of diamond coatings at different positions

    图  7  金刚石涂层压痕

    Figure  7.  Diamond coating indentation

    表  1  不同位置的金刚石涂层厚度

    Table  1.   Diamond coating thickness at different positions

    测量位置金刚石涂层厚度 h / μm
    123平均值
    圆柱上段
    圆柱下段
    定径段 
    13
    12
    15
    12
    14
    12
    15
    14
    14
    13.3
    13.3
    13.7
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    表  2  2种游动芯头的测试结果

    Table  2.   Two kinds of floating core head test results

    参数硬质合金
    游动芯头
    金刚石涂层
    游动芯头
    维护频次 n / (次·框-1)11/20
    游动芯头定径段缩径量 H1 / (μm·t−1)1.460
    铜管壁厚增加量 H2 / (μm·t−1) 2.920
    使用寿命 L / t7100
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  • [1] 唐伟东, 张士宏, 林涛, 等. 游动芯头拉拔模具失效分析 [J]. 材料科学与工艺,2012,20(3):109-116.

    TANG Weidong, ZHANG Shihong, LIN Tao, et al. Die failure analysis of tube drawing with floating plugs [J]. Materials Science and Technology,2012,20(3):109-116.
    [2] SAWAMIPHAKDI K, LAHOTI G D, GUNASEKERA J S, et al. Development of utility programs for a cold drawing process [J]. Journal of Materials Processing Technology,1998,80/81:392-397. doi: 10.1016/S0924-0136(98)00118-6
    [3] 唐伟东. 游动芯头拉拔模具摩擦磨损及其优化 [D]. 北京: 中国科学院大学, 2012.

    TANG Weidong. Research on friction and wear of die in tube drawing with floating plug and its optimization [D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2012.
    [4] 郭建超, 张雄文, 靳士昌, 等. 电弧法CVD金刚石膜热学性能影响因素分析 [J]. 标准科学,2023(S1):195-199.

    GUO Jianchao, ZHANG Xiongwen, JIN Shichang, et al. Analysis of influence factor about thermal properties of CVD diamond films by DC arc plasma method [J]. Standard Science,2023(S1):195-199.
    [5] 方向阳. 直流电弧等离子体喷射CVD金刚石膜的制备工艺探讨 [J]. 宁夏工程技术,2002(3):246-249.

    FANG Xiangyang. Discussion on the manufacturing technic of the direct current arc plasma jet on CVD diamond film [J]. Ningxia Engineering Technology,2002(3):246-249.
    [6] 耿传文, 赵鹏, 张晓东, 等. 金刚石薄膜在第一壁材料表面的应力研究 [J]. 表面技术,2022,51(10):243-249, 320.

    GENG Chuanwen, ZHAO Peng, ZHANG Xiaodong, et al. The stress of diamond films on the surface of the first wall material [J]. Surface Technology,2022,51(10):243-249, 320.
    [7] 崔玉明, 李国华, 董旺, 等. 高压及超高压电缆金属护套金刚石涂层模具制备与应用 [J]. 电线电缆,2021(5):36-40.

    CUI Yuming, LI Guohua, DONG Wang, et al. Preparation and application of diamond coating drawing die for metal sheath of high voltage and ultra-high voltage cable [J]. Wire & Cable,2021(5):36-40.
    [8] 李国华, 姜龙, 郭辉, 等. 一种环状工件内壁沉积金刚石涂层的方法 : CN111676463A [P]. 2020-09-18.

    LI Guohua, JIANG Long, GUO Hui, et al. Method for depositing diamond coating on inner wall of annular workpiece: CN111676463A [P]. 2020-09-18.
    [9] 崔玉明, 李国华, 姜龙. 直流电弧等离子体喷射法制备金刚石涂层拉拔模具 [J]. 金刚石与磨料磨具工程,2019,39(6):25-29.

    CUI Yuming, LI Guohua, JIANG Long. Diamond coated drawing die prepared by direct current arc plasma jet method [J]. Diamond & Abrasives Engineering,2019,39(6):25-29.
    [10] 吕反修. 金刚石膜制备与应用 [M]. 北京: 科学出版社, 2014.

    LYU Fanxiu. Diamond film preparation and application [M]. Beijing: Science Press, 2014.
    [11] 阎研, 张树霖, 郝少康, 等. CVD金刚石膜中1145 cm−1拉曼峰的研究 [J]. 光散射学报,2004,16(2):131-135.

    YAN Yan, ZHANG Shulin, HAO Shaokang, et al. Study of 1145 cm−1 raman peak of CVD diamond film [J]. Chinese Journal of Light Scattering,2004,16(2):131-135.
    [12] BOPPART H, VAN STRAATEN J, SILVERA I F. Raman spectra of diamond at high pressures [J]. Physical Review B, 1985, 32(2): 1423-1425.
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-06
  • 修回日期:  2023-10-11
  • 网络出版日期:  2023-11-06
  • 刊出日期:  2024-08-20

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