金剛石刀(dao)具(ju)具(ju)有(you)(you)極高(gao)(gao)(gao)的硬度(du)和(he)耐磨(mo)性(xing)(xing)、低(di)摩擦(ca)系(xi)數(shu)、高(gao)(gao)(gao)彈性(xing)(xing)模量、高(gao)(gao)(gao)熱導、低(di)熱膨脹(zhang)系(xi)數(shu)，以及(ji)與非鐵金(jin)屬親和(he)力小等優點。可(ke)以用于非金(jin)屬硬脆材(cai)(cai)(cai)料(liao)如(ru)石墨、高(gao)(gao)(gao)耐磨(mo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)、復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)、高(gao)(gao)(gao)硅鋁合金(jin)及(ji)其(qi)它(ta)韌(ren)性(xing)(xing)有(you)(you)色金(jin)屬材(cai)(cai)(cai)料(liao)的精(jing)密加工。金(jin)剛石刀(dao)具(ju)類(lei)(lei)型繁多(duo)，性(xing)(xing)能差異(yi)顯著(zhu)，不(bu)同(tong)類(lei)(lei)型金(jin)剛石刀(dao)具(ju)的結構(gou)、制備(bei)方法(fa)和(he)應用領域有(you)(you)較大區別。
金剛石刀具的類型
1、天(tian)然金剛石Natural Diamond（ND）；
2、人造聚晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚晶金剛石復合片(pian)Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化(hua)學(xue)氣相沉積涂層金剛石刀具Chemical各(ge)類金剛石刀(dao)具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積厚度(du)達100μm的(de)無襯(chen)底(di)純金剛(gang)石厚膜Thick Diamond Film（CD）；
5、在刀具基體表面直接上沉(chen)積厚度小于30μm的(de)金(jin)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(la)蔓峰(feng)譜，具(ju)有以下特(te)征：
（1）1332尖鋒處顯示存(cun)在金剛(gang)石。
（2）波型(xing)幅度（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目前已知礦物中(zhong)最硬的(de)物質，主(zhu)要用于制(zhi)備刀(dao)具(ju)車刀(dao)。天然金剛石(shi)刀(dao)具(ju)精細研磨后刃口半徑(jing)可達(da)0.01～0.002μm。其中(zhong)天然單晶金剛石(shi)（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切削刃部位經高倍放(fang)大1500倍仍然觀察到刀刃光滑。SCD車(che)削鋁制活塞(sai)時(shi)Ra可達(da)到4μm，而在同樣切削(xue)條件下用PCD刀具加工時的表面粗(cu)糙(cao)時的Ra為15～50μm。故(gu)采用SCD刀具配(pei)合精(jing)密(mi)車床進(jin)行精(jing)密(mi)和超精(jing)密(mi)加(jia)工，可獲得鏡(jing)面(mian)表面(mian)。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高(gao)溫(wen)超高(gao)壓條件下通過鈷等金屬結(jie)合(he)劑將(jiang)金剛(gang)石(shi)微粉聚(ju)集燒結(jie)合(he)成的多晶體(ti)材料，又稱燒結(jie)金剛(gang)石(shi)。聚(ju)晶金剛(gang)石(shi)刀具整體(ti)燒結(jie)成銑刀，用于銑削加(jia)工，PCD晶粒呈(cheng)無序(xu)排列狀(zhuang)態，屬各向同性，硬度均勻(yun)，石墨化溫度為550℃。刀具具有高(gao)硬度、高(gao)導熱性、低(di)熱脹系數(shu)、高(gao)彈性模(mo)量和低(di)摩擦系數(shu)。刀刃非常鋒(feng)利(li)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(yu)硬質合金刀體做成人(ren)造聚(ju)晶(jing)金剛石復合刀片（PDc）。即在硬質合金基底(di)其表面壓制一(yi)層(ceng)0.5～1mm厚的PCD燒(shao)結而成。復(fu)合刀片的(de)抗彎(wan)強度與硬質合金(jin)基本一致，硬度接近PCD，故(gu)可以替代PCD使用。PCD及(ji)人(ren)造聚晶金剛石復合片(pian)（PDC）刀具的刃口鋒利性和加工(gong)的工(gong)件(jian)表(biao)面質量低于ND。同時其(qi)可(ke)加工性很差，磨削比小，難以根據(ju)刀(dao)(dao)頭(tou)的幾(ji)何形狀任(ren)意成形。目前利(li)用人(ren)造聚晶金剛石復合片只(zhi)能制備(bei)車刀(dao)(dao)，至今還不能制造帶斷屑槽的可(ke)轉(zhuan)位(wei)刀(dao)(dao)片和復雜三維曲(qu)面幾(ji)何形狀的銑刀(dao)(dao)。
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(jin)剛(gang)石厚膜一次焊接(jie)至基(ji)體（通(tong)常為K類硬質合(he)金(jin)）上，形(xing)成復(fu)合(he)片(pian)，然(ran)后拋光(guang)復(fu)合(he)片(pian)，二次焊接至刀體上，刃磨成需要的形(xing)狀和刃口。CVD金(jin)剛石厚膜(mo)（金(jin)剛石膜(mo)厚度達30μm），具有硬度高、耐磨損、摩(mo)擦(ca)系(xi)數(shu)小等特點，是(shi)制(zhi)造切削有色金屬和非(fei)金屬材料刀具的理想(xiang)材料。由(you)于金剛石焊接過程工藝(yi)復雜(za)，CVD金剛石厚(hou)膜（TDF）焊接刀具尚未大批量應用(yong)。
金剛石涂層刀具
金剛石涂層刀具是用CVD法直接在硬質(zhi)合(he)金（K類硬質合(he)金）或陶瓷(ci)等基(ji)體上沉積一層1～25μm金剛石薄膜(mo)，無解理(li)面各向同性。薄膜涂層(ceng)刀具硬度(du)達9800～10000HV。熱(re)導率(lv)高(gao)，室(shi)溫下導熱(re)系數高(gao)達2000W·m-1·K-1，而(er)硬質合金刀(dao)具(ju)導熱(re)系數僅為(wei)80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金剛(gang)石可以涂層到(dao)任何復雜形狀的(de)刀具上，這(zhe)是聚晶金剛(gang)石無法(fa)擁(yong)有(you)的(de)最顯著的(de)優(you)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(du)，比金剛石的耐熱(re)性（700~800度）幾乎高(gao)一倍。立方(fang)氮(dan)化硼(peng)（PCBN）刀(dao)(dao)具主(zhu)要適合(he)(he)(he)加工(gong)各(ge)(ge)種黑(hei)色金屬(shu)及(ji)其合(he)(he)(he)金材料；最適合(he)(he)(he)于各(ge)(ge)種淬(cui)硬鋼(gang)（碳素工(gong)具鋼(gang)軸承鋼(gang)模具鋼(gang)高速鋼(gang)）珠光體灰口(kou)鑄鐵（釩鈦鑄鐵）冷硬鑄鐵高溫合(he)(he)(he)金（鎳(nie)基合(he)(he)(he)金鈷基合(he)(he)(he)金）及(ji)表面噴涂(tu)堆焊的(de)(de)加工(gong)。具有(you)(you)使用(yong)壽命長(chang)，減少(shao)換刀(dao)(dao)次數(shu)，補(bu)償停機所花的(de)(de)時間，使數(shu)控(kong)機床和自動化生產(chan)線(xian)的(de)(de)高效(xiao)能(neng)得(de)到更充分的(de)(de)發揮(hui)，可以改變傳統(tong)的(de)(de)機械(xie)加工(gong)方式（即淬(cui)火(huo)前用(yong)刀(dao)(dao)具粗加工(gong)和淬(cui)火(huo)后用(yong)砂(sha)輪精加工(gong)的(de)(de)方法），從而能(neng)在(zai)一(yi)臺數(shu)控(kong)機床進(jin)行淬(cui)火(huo)前淬(cui)火(huo)后的(de)(de)車(che)削(xue)加工(gong)（以車(che)代(dai)磨），具有(you)(you)很好的(de)(de)經濟(ji)效(xiao)益。
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