金剛石刀具(ju)具(ju)有極高(gao)的(de)(de)(de)硬度和耐(nai)磨(mo)性(xing)、低摩擦系(xi)數(shu)、高(gao)彈性(xing)模(mo)量、高(gao)熱導、低熱膨脹(zhang)系(xi)數(shu)，以(yi)及與(yu)非鐵金(jin)屬(shu)(shu)親和力小等優點。可以(yi)用于非金(jin)屬(shu)(shu)硬脆材(cai)(cai)料如石墨(mo)、高(gao)耐(nai)磨(mo)材(cai)(cai)料、復合材(cai)(cai)料、高(gao)硅鋁合金(jin)及其它韌性(xing)有色金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)精(jing)密(mi)加工。金(jin)剛石刀具(ju)類(lei)型繁多，性(xing)能(neng)差異顯著，不同類(lei)型金(jin)剛石刀具(ju)的(de)(de)(de)結構(gou)、制備(bei)方法和應用領域有較大(da)區別。
金剛石刀具的類型
1、天然金(jin)剛石Natural Diamond（ND）；
2、人造聚晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚晶(jing)金剛石復合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉積(ji)涂層金(jin)剛石(shi)刀具Chemical各(ge)類(lei)金(jin)剛石刀具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積厚度達(da)100μm的無(wu)襯底純金剛石厚膜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)金剛石薄膜涂層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為天然金剛石(shi)拉蔓峰譜，具有以下特征：
（1）1332尖鋒處顯示(shi)存在(zai)金剛石。
（2）波(bo)型幅度(du)（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目前已知礦(kuang)物中(zhong)最硬的物質(zhi)，主要用于制(zhi)備刀(dao)具(ju)車刀(dao)。天然(ran)金剛石(shi)刀(dao)具(ju)精細研磨后刃(ren)口半徑可達0.01～0.002μm。其中天然單晶金剛(gang)石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具(ju)切削(xue)刃部位(wei)經高倍放大1500倍仍然(ran)觀(guan)察到刀刃光滑。SCD車削鋁制活塞時Ra可達到4μm，而在同樣切(qie)削條件下用PCD刀具(ju)加工時的表(biao)面粗糙時的Ra為15～50μm。故采用SCD刀具配(pei)合精密車床(chuang)進行(xing)精密和(he)超(chao)精密加工，可獲得鏡面表面。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高(gao)溫超高(gao)壓(ya)條件下(xia)通(tong)過鈷等(deng)金屬(shu)結(jie)(jie)合劑將金剛石(shi)微粉聚(ju)(ju)集燒(shao)(shao)結(jie)(jie)合成的多晶體材料，又稱燒(shao)(shao)結(jie)(jie)金剛石(shi)。聚(ju)(ju)晶金剛石(shi)刀(dao)具整(zheng)體燒(shao)(shao)結(jie)(jie)成銑刀(dao)，用(yong)于銑削加工，PCD晶粒呈(cheng)無序排列狀態，屬各向同性，硬度均勻，石墨(mo)化溫(wen)度為550℃。刀(dao)具(ju)具(ju)有高(gao)(gao)硬度、高(gao)(gao)導(dao)熱性(xing)、低(di)熱脹系數(shu)、高(gao)(gao)彈(dan)性(xing)模量和低(di)摩擦(ca)系數(shu)。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刀片的韌性(xing)和可焊(han)性(xing)，常將PCD與(yu)硬質合(he)金(jin)刀(dao)體做成人造聚晶金(jin)剛石(shi)復合(he)刀(dao)片（PDc）。即在硬質合金(jin)基(ji)底其表(biao)面壓(ya)制一層0.5～1mm厚(hou)的(de)PCD燒結而成(cheng)。復(fu)合(he)刀片(pian)的抗(kang)彎強度(du)(du)與硬(ying)(ying)質合(he)金基本一致，硬(ying)(ying)度(du)(du)接近(jin)PCD，故可以替(ti)代PCD使用。PCD及(ji)人造聚晶金剛石復合(he)片（PDC）刀具的(de)刃口鋒利(li)性和加(jia)工的(de)工件表面質量低于ND。同時其可(ke)加工性很(hen)差，磨削比小(xiao)，難以根(gen)據刀(dao)(dao)頭的幾何(he)形狀任意(yi)成形。目前利用人造聚(ju)晶金剛石(shi)復合片只(zhi)能制備車刀(dao)(dao)，至今還(huan)不能制造帶斷屑槽的可(ke)轉位刀(dao)(dao)片和復雜三(san)維曲(qu)面幾何(he)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金剛(gang)石厚(hou)膜一(yi)次(ci)焊接至基體(ti)（通常為K類硬(ying)質合金(jin)）上(shang)，形成復(fu)合片(pian)(pian)，然后拋(pao)光復(fu)合片(pian)(pian)，二次焊(han)接至刀體上(shang)，刃(ren)磨成需要的形狀和刃(ren)口。CVD金(jin)剛(gang)石(shi)厚膜(mo)（金(jin)剛(gang)石(shi)膜(mo)厚度達30μm），具有硬度高、耐磨損、摩擦系數(shu)小等特點，是制(zhi)造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想(xiang)材料。由于金剛(gang)石焊(han)接過(guo)程工藝復雜，CVD金(jin)剛石厚膜（TDF）焊接刀具(ju)尚(shang)未(wei)大批量(liang)應用。
金剛石涂層刀具
金剛石涂層刀具是用CVD法(fa)直接(jie)在硬質合金(jin)（K類硬質合金）或陶瓷等基體上沉積一層1～25μm金剛(gang)石薄膜(mo)，無解理面各向同性。薄膜涂層刀(dao)具硬度(du)達9800～10000HV。熱導(dao)率高，室(shi)溫下導(dao)熱系數(shu)高達2000W·m-1·K-1，而(er)硬質(zhi)合金刀具導熱系數(shu)僅為(wei)80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金(jin)剛石可以涂層(ceng)到任何復雜形狀的刀(dao)具上(shang)，這是(shi)聚(ju)晶金(jin)剛石無法(fa)擁有的最顯(xian)著的優(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(shi)的耐熱(re)性（700~800度）幾(ji)乎高一倍。立方氮化(hua)硼（PCBN）刀(dao)具主要適(shi)合(he)加(jia)(jia)工各(ge)種黑色(se)金(jin)屬(shu)及(ji)其合(he)金(jin)材(cai)料(liao)；最適(shi)合(he)于(yu)各(ge)種淬(cui)硬鋼（碳素工具鋼軸承鋼模具鋼高速鋼）珠光體灰口鑄(zhu)鐵(tie)（釩(fan)鈦鑄(zhu)鐵(tie)）冷(leng)硬鑄(zhu)鐵(tie)高溫合(he)金(jin)（鎳基合(he)金(jin)鈷基合(he)金(jin)）及(ji)表面噴涂堆焊的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工。具有使用(yong)(yong)壽命長，減少換(huan)刀(dao)次數，補償(chang)停機所花的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)，使數控機床(chuang)和自動化生產線的(de)(de)(de)(de)高效能(neng)得到更充分的(de)(de)(de)(de)發揮，可以(yi)改變傳統的(de)(de)(de)(de)機械加(jia)(jia)工方(fang)式（即淬(cui)火前用(yong)(yong)刀(dao)具粗加(jia)(jia)工和淬(cui)火后(hou)用(yong)(yong)砂(sha)輪精加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)方(fang)法），從而能(neng)在(zai)一臺數控機床(chuang)進行淬(cui)火前淬(cui)火后(hou)的(de)(de)(de)(de)車削加(jia)(jia)工（以(yi)車代磨(mo)），具有很好的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟效益(yi)。
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