[实用新型]模具内孔沉积金刚石薄膜的夹具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内孔膜具沉积金刚石薄膜的工装夹具，具体可实现模具内孔沉积优质金刚石薄膜并能自动对正中心、自动补偿热丝拉延。

背景技术

内孔模具主要有拉丝模、冲模、挤出模等类别，是大批量、产业化制作焊丝、焊条、不锈钢、冷鐓钢、铜、铝、合金钢、钨、鉬等线材和管材拉制必不可少的模具，必须具备使用寿命长、尺寸精度高、线材或管材表面质量好的效果。

但是金属材料的冷延展，定向拉、拔，如：管、线的拉拔，直径公差要求高，精度要求稳定、表面光洁度好，批量生产连续作业对模具的使用寿命要求就更高了，由于金属材料自身硬度就高，模具的制作就必须使用超硬材料。

目前线材和管材行业所使用的模具主要是硬质合金模具和天然金刚石、聚晶金刚石模具、金刚石厚膜切割片。硬质合金模具成本低廉，早期使用广泛，但是硬质合金模具寿命短，易粘料，生产效率低，被加工件尺寸公差不稳定；天然金刚石模具硬度高、耐磨性好，但是天然金刚石以及聚晶金刚石和金刚石厚膜都存在脆性大，加工难度大，价格昂贵，而且尺寸和面积小，多用于內径2mm以下的内孔模具。

大于2mm以上的内孔模具已经使用在硬质合金基体内壁沉积金刚石薄膜的先进工艺方法。因为这样的金刚石膜涂层内孔模同时具备了硬质合金的高韧性和金刚石高硬度、超耐磨的特性是一种理想的提高内孔模具性能的有效手段。

但是在CVD涂层设备上实现内孔沉积金刚石薄膜而且要批量生产实现产业化绝非易事！要使直径很小的内孔壁沉积具高硬度，高附着力，低摩擦系数而厚度均匀的金刚石膜层，就必须将温度高达2000°以上的热丝从内孔中间穿过，热丝通电必须接通基片台两端的电极杆，热丝直径只有0.2-0.6mm，加热后就会产生延展（拉长）下垂，跨度越大，下垂就越严重。具有高温、高压的热丝一旦下垂接触到工件内壁就会烧坏模具。这就是内孔模具沉积金刚石膜薄膜实现产业化难以逾越的技术难题。

之前也有将模具平行、垂直、倾斜安装等方法的实用新型专利。但是这些专利夹具没有能够实现产业化的可靠性。所述平行和倾斜安装只能实现单件或者1-2件生产的方式。垂直安装方法考虑到了批量生产的要求，但也只能实现单丝多模（最多3-4件），而在极高温度的涂层设备的狭窄且导电的金属空间内得以实现多根热丝的两端垂直接通电极是很不现实的，因此，多丝多模只能是一种良好的愿望而已。

实用新型内容

本实用新型提供了一种大跨度、自动补偿、高效率的模具内孔沉积金刚石薄膜的夹具，可实现拉丝模内孔沉积金刚石薄膜并能自动对正中心、自动补偿热丝拉延，而且能够实现批量生产。

上述目的通过以下技术方案实现：

模具内孔沉积金刚石薄膜的夹具，包括V型铜垫板、电极杆、热丝托杆、热丝拉杆、弹簧支架、供气管道以及穿过模具内孔的数根热丝组成，所述热丝平行布置在热丝托杆和热丝拉杆上，所述热丝托杆和热丝拉杆分别与电极杆相连，所述热丝的一端固定在热丝拉杆的热丝槽中，另一端固定在弹簧支架的弹簧上，所述弹簧支架与水平面成30°的夹角，所述弹簧支架一端通过陶瓷套安装在热丝托杆上，另一端通过陶瓷套安装有一弹簧，所述V型铜垫板设置在热丝的正下方，且所述的V型铜垫板的V型槽中心线与热丝平行，所述V型铜垫板的底部与基片台连接在一起。

所述V型铜垫板上还设有供气管道，所述供气管道正对模具内孔直径较大的一端，模具内孔直径较小的一端朝向真空泵抽气口，使混合气体充分利用真空泵的吸力将碳源以及沉积生长金刚石膜所需要的气体输送到每一个模具内孔中。

所述电极杆、基片台内部均设有冷却水循环管，确保排布的多根热丝和使用大功率所产生的热量及时被冷却水散热。

本实用新型技术效果如下：

（1）解决了热丝在高温高压下产生延展、下垂接触到工件内壁烧坏模具的关键问题。本实用新型的弹簧支架与水平面30°的夹角，通过弹簧弹力作用以及热丝托杆的滚轮滑动作用，使热丝在加热产生的延展拉长得到补偿，热丝在整个涂层所有时间内不下垂，始终保持笔直的排列在模具内孔的中心线上。

（2）本实用新型的供气管道正对模具内孔直径较大的一端，模具内孔直径较小的一端朝向真空泵抽气口，在供气管道供气和真空泵抽气的共同作用下，使碳源以及沉积生长金刚石膜所需要的气体被充分输送到每一个模具内孔中，保证了良好的镀膜质量。

（3）本实用新型的电极杆、基片台内部均设有冷却水循环管，确保排布的多根热丝和使用大功率所产生的热量及时被冷却水散热，确保设备运行安全和腔室温度的可控。