金剛石刀(dao)具(ju)具(ju)有(you)(you)極高的(de)硬(ying)度和耐磨(mo)性(xing)(xing)、低摩擦系(xi)數(shu)(shu)、高彈性(xing)(xing)模量、高熱導、低熱膨(peng)脹系(xi)數(shu)(shu)，以及與非(fei)鐵金屬(shu)親和力(li)小等優點。可以用于非(fei)金屬(shu)硬(ying)脆材(cai)料如(ru)石墨、高耐磨(mo)材(cai)料、復(fu)合(he)材(cai)料、高硅(gui)鋁(lv)合(he)金及其它(ta)韌(ren)性(xing)(xing)有(you)(you)色金屬(shu)材(cai)料的(de)精(jing)密加工。金剛石刀(dao)具(ju)類型(xing)繁多，性(xing)(xing)能差(cha)異顯著，不同類型(xing)金剛石刀(dao)具(ju)的(de)結構、制備方法和應用領域有(you)(you)較大(da)區別。
金剛石刀具的類型
1、天然金剛石(shi)Natural Diamond（ND）；
2、人(ren)造聚(ju)晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚(ju)晶金剛(gang)石復(fu)合(he)片(pian)Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉積(ji)涂層金(jin)剛石刀(dao)具Chemical各類金(jin)剛石刀(dao)具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積(ji)厚度達(da)100μm的(de)無襯底純金剛石厚膜Thick Diamond Film（CD）；
5、在刀(dao)具(ju)基(ji)體表面直接上沉積厚度小于30μm的金剛(gang)石薄膜涂(tu)層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為天(tian)然金剛石拉(la)蔓峰譜，具有以下(xia)特征：
（1）1332尖鋒處顯示(shi)存在金剛石(shi)。
（2）波型(xing)幅(fu)度(du)（FWHM）為(wei)4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目(mu)前已知(zhi)礦(kuang)物中最硬的物質，主(zhu)要(yao)用于制(zhi)備刀具(ju)車刀。天然金剛石刀具(ju)精細研磨后刃口半(ban)徑可達0.01～0.002μm。其中天然單晶(jing)金剛(gang)石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切削(xue)刃(ren)部位經高(gao)倍放大(da)1500倍仍然觀察到刀刃光滑。SCD車(che)削鋁制活塞時Ra可達到4μm，而在(zai)同樣切削條件下用PCD刀具加工時的表面粗糙時的Ra為15～50μm。故采用(yong)SCD刀具配合精(jing)密(mi)車床進行(xing)精(jing)密(mi)和(he)超(chao)精(jing)密(mi)加工，可(ke)獲得鏡(jing)面表面。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是(shi)高溫超(chao)高壓(ya)條件下通(tong)過鈷等金(jin)屬結(jie)合(he)劑(ji)將金(jin)剛(gang)石微粉聚(ju)集燒結(jie)合(he)成(cheng)的多晶體材料，又稱燒結(jie)金(jin)剛(gang)石。聚(ju)晶金(jin)剛(gang)石刀(dao)具整(zheng)體燒結(jie)成(cheng)銑刀(dao)，用于銑削加工，PCD晶粒呈無(wu)序排(pai)列狀態，屬各(ge)向(xiang)同性，硬度均勻，石墨化(hua)溫度為550℃。刀(dao)具具有高(gao)(gao)硬度(du)、高(gao)(gao)導熱(re)性、低熱(re)脹(zhang)系(xi)數、高(gao)(gao)彈性模量和低摩(mo)擦系(xi)數。刀(dao)刃非常鋒利(li)等(deng)特點。
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人造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具
為提高PCD刀片的韌(ren)性(xing)和(he)可焊性(xing)，常將PCD與硬質合金刀體做成人(ren)造聚晶金剛石(shi)復合刀片(pian)（PDc）。即在(zai)硬質合金基(ji)底其表面壓制一(yi)層(ceng)0.5～1mm厚(hou)的PCD燒(shao)結而成。復合刀(dao)片(pian)的抗(kang)彎強(qiang)度與(yu)硬質合金(jin)基本一致，硬度接近PCD，故可(ke)以替代PCD使用。PCD及人(ren)造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具的(de)刃(ren)口鋒(feng)利性和加工的(de)工件表(biao)面(mian)質量低于ND。同時其可(ke)加工性很(hen)差，磨(mo)削比(bi)小，難以根據刀(dao)頭的幾何形狀(zhuang)任意(yi)成形。目(mu)前利用(yong)人(ren)造聚晶(jing)金剛石復(fu)合片(pian)只能(neng)制備車刀(dao)，至今還(huan)不能(neng)制造帶斷(duan)屑槽的可(ke)轉位刀(dao)片(pian)和復(fu)雜三維曲面幾何形狀(zhuang)的銑刀(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金剛石厚膜一次(ci)焊接至基體(ti)（通常為K類硬質合(he)金(jin)）上(shang)(shang)，形成(cheng)復合(he)片，然后拋光復合(he)片，二(er)次(ci)焊(han)接(jie)至刀體上(shang)(shang)，刃(ren)磨成(cheng)需要的(de)形狀和刃(ren)口。CVD金(jin)剛石厚(hou)膜（金(jin)剛石膜厚(hou)度達30μm），具有硬(ying)度(du)高、耐磨損、摩(mo)擦(ca)系數(shu)小等特點，是制造切(qie)削有色金屬和非金屬材(cai)料刀具的理想材(cai)料。由于金剛石焊(han)接過程工藝復雜，CVD金(jin)剛石厚(hou)膜（TDF）焊(han)接刀具(ju)尚未大批量(liang)應(ying)用。
金剛石涂層刀具
金剛石涂層刀具是用CVD法(fa)直接在硬質合(he)金（K類硬質合金）或陶瓷等基(ji)體上沉(chen)積一層1～25μm金剛石薄膜，無(wu)解(jie)理面各(ge)向同性。薄膜涂層刀具硬度(du)達9800～10000HV。熱(re)導(dao)率高，室溫下導(dao)熱(re)系數高達(da)2000W·m-1·K-1，而硬(ying)質合(he)金刀(dao)具導(dao)熱系數(shu)僅為80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金(jin)剛石(shi)可以涂層到任何(he)復雜形狀(zhuang)的(de)刀具(ju)上，這是聚晶金(jin)剛石(shi)無(wu)法(fa)擁有的(de)最顯(xian)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，比金剛石的耐熱性（700~800度）幾乎高一倍。立(li)方氮(dan)化(hua)硼（PCBN）刀具主要(yao)適(shi)合(he)(he)加(jia)工各種黑色金(jin)(jin)屬及其(qi)合(he)(he)金(jin)(jin)材料；最適(shi)合(he)(he)于各種淬(cui)(cui)硬(ying)鋼（碳素工具鋼軸(zhou)承(cheng)鋼模具鋼高(gao)速鋼）珠光體灰口鑄鐵(tie)（釩(fan)鈦鑄鐵(tie)）冷(leng)硬(ying)鑄鐵(tie)高(gao)溫合(he)(he)金(jin)(jin)（鎳(nie)基合(he)(he)金(jin)(jin)鈷基合(he)(he)金(jin)(jin)）及表面噴涂堆(dui)焊(han)的(de)(de)加(jia)工。具有(you)使(shi)用(yong)壽命長(chang)，減少換(huan)刀次數(shu)(shu)，補償停機(ji)所花的(de)(de)時間，使(shi)數(shu)(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)和自動化生(sheng)產線的(de)(de)高(gao)效(xiao)能(neng)得(de)到更充分的(de)(de)發揮，可以改變(bian)傳統(tong)的(de)(de)機(ji)械加(jia)工方(fang)式（即淬(cui)(cui)火(huo)前(qian)用(yong)刀具粗加(jia)工和淬(cui)(cui)火(huo)后用(yong)砂輪精加(jia)工的(de)(de)方(fang)法），從(cong)而能(neng)在一(yi)臺數(shu)(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)進行淬(cui)(cui)火(huo)前(qian)淬(cui)(cui)火(huo)后的(de)(de)車削加(jia)工（以車代(dai)磨），具有(you)很(hen)好的(de)(de)經濟效(xiao)益。
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