金剛石刀具具有極高(gao)(gao)的(de)硬度和耐(nai)磨性、低(di)摩擦系數(shu)、高(gao)(gao)彈性模量(liang)、高(gao)(gao)熱(re)導、低(di)熱(re)膨脹系數(shu)，以及與(yu)非鐵金(jin)(jin)屬親和力小等優(you)點。可(ke)以用于非金(jin)(jin)屬硬脆材(cai)料(liao)如石墨、高(gao)(gao)耐(nai)磨材(cai)料(liao)、復合材(cai)料(liao)、高(gao)(gao)硅鋁合金(jin)(jin)及其它(ta)韌性有色金(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)精密加工(gong)。金(jin)(jin)剛石刀具類型繁多，性能差(cha)異顯著，不同(tong)類型金(jin)(jin)剛石刀具的(de)結構、制備方(fang)法和應用領域有較大(da)區別(bie)。

金剛石刀具的類型

1、天然金剛(gang)石Natural Diamond（ND）；

2、人造聚晶金剛石(shi)Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；

3、人造聚晶金剛石復(fu)合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉積涂(tu)層金剛石刀具(ju)Chemical各(ge)類金(jin)剛石刀(dao)具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。

4、沉積(ji)厚度(du)達100μm的(de)無襯(chen)底純(chun)金剛石厚(hou)膜Thick Diamond Film（CD）；

5、在刀具基體表面直接上沉積厚(hou)度小于(yu)30μm的(de)金剛石薄膜涂層Coated Thin Diamond Film（CD）。

天然金剛石（ND）刀具

為天(tian)然金剛石拉蔓(man)峰(feng)譜(pu)，具有以下(xia)特征(zheng)：

（1）1332尖鋒處顯示存(cun)在金剛石。

（2）波型幅度(du)（FWHM）為4.1cm-1

顯示為純金剛石。ND是目前已知礦物中最硬的(de)物質，主(zhu)要用于制備刀具(ju)車(che)刀。天然金剛石刀具(ju)精細(xi)研磨后刃口半徑(jing)可(ke)達0.01～0.002μm。其中天然單晶金剛石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切(qie)削刃部位(wei)經高(gao)倍放(fang)大1500倍仍然(ran)觀察到刀(dao)刃光滑。SCD車削鋁(lv)制活(huo)塞時Ra可達到4μm，而在同樣切(qie)削條(tiao)件下用PCD刀具加工時的(de)表面粗糙時的(de)Ra為(wei)15～50μm。故采用SCD刀具(ju)配(pei)合精(jing)密(mi)車床進行精(jing)密(mi)和超(chao)精(jing)密(mi)加工，可(ke)獲得鏡面(mian)表面(mian)。

聚晶金剛石（PCD）刀具

PCD是高(gao)溫超(chao)高(gao)壓條件下通過(guo)鈷等金屬結(jie)(jie)合劑將(jiang)金剛(gang)石(shi)微粉(fen)聚(ju)集燒(shao)結(jie)(jie)合成(cheng)的多晶(jing)(jing)體材料(liao)，又(you)稱(cheng)燒(shao)結(jie)(jie)金剛(gang)石(shi)。聚(ju)晶(jing)(jing)金剛(gang)石(shi)刀具整(zheng)體燒(shao)結(jie)(jie)成(cheng)銑刀，用(yong)于銑削加工(gong)，PCD晶粒呈(cheng)無序排列狀態，屬各向同性(xing)，硬度(du)均勻，石墨化溫度(du)為550℃。刀(dao)具具有高硬(ying)度、高導熱性、低熱脹系數、高彈性模量(liang)和低摩擦系數。刀(dao)刃非常鋒利等特點。

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人造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具

為提高PCD刀片(pian)的韌性(xing)和可焊性(xing)，常將PCD與硬質合金(jin)刀體做成人造聚晶(jing)金(jin)剛石復合刀片（PDc）。即在硬質合金基底其表面壓制(zhi)一層0.5～1mm厚的(de)PCD燒結而成。復合(he)刀片(pian)的抗彎強度(du)與硬質合(he)金基本(ben)一致，硬度(du)接近(jin)PCD，故可以替代PCD使用。PCD及人造(zao)聚晶金剛石復(fu)合片（PDC）刀具的刃口鋒利性和加工的工件表面質量低于ND。同時其可加工性很差，磨削比小，難以根(gen)據(ju)刀頭的幾(ji)何形狀(zhuang)任(ren)意成(cheng)形。目前利用(yong)人造聚晶金剛石復合片(pian)只能(neng)制(zhi)備車刀，至今還不能(neng)制(zhi)造帶斷屑槽(cao)的可轉位刀片(pian)和復雜(za)三(san)維(wei)曲面幾(ji)何形狀(zhuang)的銑刀。

CVD金剛石厚膜（TDF）焊接刀具

金剛石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金剛石厚(hou)膜(mo)一次焊接至基(ji)體（通常為K類(lei)硬質合金）上(shang)，形(xing)成復合片(pian)(pian)，然(ran)后拋光復合片(pian)(pian)，二次焊接至刀體上(shang)，刃磨(mo)成需(xu)要的(de)形(xing)狀和刃口。CVD金剛(gang)石(shi)(shi)厚(hou)膜（金剛(gang)石(shi)(shi)膜厚(hou)度達30μm），具(ju)有硬度高、耐(nai)磨(mo)損、摩擦(ca)系數小(xiao)等特點(dian)，是(shi)制造(zao)切削有色金(jin)屬和非金(jin)屬材料刀具(ju)的理想材料。由(you)于金(jin)剛石(shi)焊接過程(cheng)工藝復雜，CVD金剛石厚膜（TDF）焊接刀(dao)具尚未大批量應用。

金剛石涂層刀具

金剛石涂層刀具是用CVD法(fa)直接在硬質(zhi)合金（K類(lei)硬(ying)質合金）或陶瓷(ci)等基體(ti)上沉積一層1～25μm金剛(gang)石(shi)薄膜，無(wu)解理面各向同性。薄膜(mo)涂層(ceng)刀具硬度達9800～10000HV。熱(re)導率(lv)高，室(shi)溫下導熱(re)系數(shu)高達2000W·m-1·K-1，而硬質合金刀具導(dao)熱系數(shu)僅為80～100m-1·K-1。CVD方法金剛石可(ke)以涂層到任何復(fu)雜形狀(zhuang)的(de)刀(dao)具(ju)上，這是聚晶(jing)金剛石無法擁有的(de)最(zui)顯(xian)著(zhu)的(de)優勢。

立方氮化硼（PCBN）刀具

立方氮化硼（PCBN）是繼人工合成金剛石之后出現的第二種無機超硬材料，其硬度略次于金剛石，熱穩定性好，耐熱性可達到1400~1500度，比(bi)金剛(gang)石的(de)耐熱性（700~800度）幾乎高一倍。立(li)方氮(dan)化(hua)硼（PCBN）刀具主要適(shi)合加工(gong)各(ge)種(zhong)黑色(se)金屬及其(qi)合金材料；最適(shi)合于各(ge)種(zhong)淬(cui)硬鋼(gang)（碳素工(gong)具鋼(gang)軸承鋼(gang)模具鋼(gang)高速(su)鋼(gang)）珠光(guang)體灰口鑄鐵（釩鈦鑄鐵）冷硬鑄鐵高溫合金（鎳基合金鈷基合金）及表(biao)面噴涂堆焊(han)的(de)(de)加工(gong)。具有使用(yong)壽命長，減(jian)少換(huan)刀次數，補償停機(ji)所(suo)花的(de)(de)時間(jian)，使數控機(ji)床和自(zi)動化生產線的(de)(de)高效能(neng)得到更充分的(de)(de)發揮(hui)，可以改變傳(chuan)統(tong)的(de)(de)機(ji)械(xie)加工(gong)方(fang)式（即淬(cui)火前用(yong)刀具粗加工(gong)和淬(cui)火后用(yong)砂輪精加工(gong)的(de)(de)方(fang)法(fa)），從(cong)而(er)能(neng)在一臺數控機(ji)床進行淬(cui)火前淬(cui)火后的(de)(de)車削加工(gong)（以車代(dai)磨(mo)），具有很好的(de)(de)經(jing)濟效益。

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