金剛(gang)石涂層刀具選用常識

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用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前(qian)，必須了解有關金剛石涂(tu)層(ceng)刀具的以下幾點常識：

（1）CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區別

非晶金剛(gang)石(shi)（也(ye)稱為(wei)類金剛(gang)石(shi)碳——譯注）涂層是采用PVD工藝沉積的一種碳膜。

它既(ji)具(ju)有(you)一部分(fen)金(jin)剛(gang)石(shi)的SP3鍵，又具(ju)有(you)一部分(fen)碳的SP2鍵；其成膜(mo)(mo)硬(ying)度(du)很高，但又低于金(jin)剛(gang)石(shi)膜(mo)(mo)的硬(ying)度(du)；其厚度(du)也比我們(men)通常沉積的金(jin)剛(gang)石(shi)膜(mo)(mo)要(yao)薄一些。加(jia)工(gong)(gong)(gong)石(shi)墨時，非晶金(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)的壽(shou)命是(shi)(shi)未涂(tu)層(ceng)硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)刀(dao)(dao)具(ju)的2-3倍。與之相比，CVD金(jin)剛(gang)石(shi)則(ze)是(shi)(shi)采用CVD工(gong)(gong)(gong)藝(yi)沉積的純金(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)，加(jia)工(gong)(gong)(gong)石(shi)墨時的刀(dao)(dao)具(ju)壽(shou)命是(shi)(shi)硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)刀(dao)(dao)具(ju)的12-20倍，從而可(ke)減少換刀(dao)(dao)次(ci)數，提高加(jia)工(gong)(gong)(gong)的可(ke)靠性(xing)和(he)精(jing)度(du)一致性(xing)。

（2）不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

金剛(gang)石由碳(tan)原子(zi)(zi)構成。某些材(cai)料受熱(re)時，會(hui)從(cong)金剛(gang)石中吸出碳(tan)原子(zi)(zi)并在(zai)工(gong)件中形成碳(tan)化(hua)物(wu)。鐵(tie)就是此類材(cai)料之一(yi)。用金剛(gang)石刀具加工(gong)鐵(tie)族材(cai)料時，摩擦產生的(de)熱(re)量會(hui)使金剛(gang)石中的(de)碳(tan)原子(zi)(zi)擴散到鐵(tie)中，從(cong)而造成金剛(gang)石涂層因(yin)化(hua)學磨(mo)損而提(ti)前失效。

（3）重磨和（或）重涂層的金剛石涂層刀具質量難以保證

由于(yu)刀具(ju)表面(mian)(mian)生(sheng)成的(de)涂(tu)層(ceng)為純金(jin)剛(gang)石，因(yin)此用(yong)金(jin)剛(gang)石磨輪對刀具(ju)進行重(zhong)(zhong)磨需要(yao)耗費(fei)很長(chang)時間。此外，為使金(jin)剛(gang)石生(sheng)長(chang)而采用(yong)的(de)刀具(ju)。制備工藝會(hui)改(gai)變刀具(ju)表面(mian)(mian)的(de)化學(xue)特(te)性，由于(yu)涂(tu)層(ceng)時要(yao)求對這種化學(xue)特(te)性進行非常精(jing)確的(de)控(kong)制，因(yin)此刀具(ju)重(zhong)(zhong)新涂(tu)層(ceng)的(de)效果難以得到保(bao)證。

（4）金剛石涂層刀具的壽命各不相同

與任何其他刀具一樣，金剛石涂層刀具的壽命也各不相同，主要取決于被切削材料、選用的進給率和切削速度，以及工件的幾何形狀等。一般來說，加工石墨的(de)金剛石涂層刀(dao)(dao)具(ju)的(de)壽命是未涂層硬質合(he)金刀(dao)(dao)具(ju)的(de)10-20倍，在某些情況下甚至可(ke)能更長(chang)。這樣，就能用一把(ba)刀(dao)(dao)具(ju)完成幾(ji)乎任何加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)任務，無(wu)需因刀(dao)(dao)具(ju)磨損而換(huan)刀(dao)(dao)，避免了(le)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)中斷(duan)和重(zhong)新校準，從(cong)而有(you)可(ke)能實(shi)現無(wu)人值(zhi)守(shou)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)。在復合(he)材料的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)中，也完全可(ke)能獲(huo)得較長(chang)的(de)刀(dao)(dao)具(ju)壽命。

有(you)報道(dao)稱，在加工(gong)高(gao)(gao)密度玻璃纖維、碳纖維和Gl0-FR4等難加工(gong)復合材料時，金剛(gang)石(shi)涂層(ceng)(ceng)刀(dao)具(ju)的(de)壽命可高(gao)(gao)達(da)未涂層(ceng)(ceng)硬質合金刀(dao)具(ju)的(de)70倍。

（5）金剛石涂層容易剝落

涂(tu)層(ceng)剝(bo)落是金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)嚴重(zhong)問(wen)題(ti)(ti)，也(ye)是一個(ge)常見問(wen)題(ti)(ti)（尤其(qi)在加工碳纖維之類(lei)材料(liao)時），會導致刀(dao)具(ju)壽命難以預測。上世(shi)紀90年代后(hou)期，界面化學特性被確定為(wei)是影響金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)粘附性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要因素(su)。通過選擇兼容性好的(de)(de)(de)(de)(de)硬質合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)化學特性、采用(yong)適當的(de)(de)(de)(de)(de)預處(chu)理(li)技術和合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)沉積反應條件，就有可能(neng)減輕或消(xiao)除(chu)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)剝(bo)落，穩定地實現平(ping)穩的(de)(de)(de)(de)(de)磨損模式。在顯微鏡(jing)下(xia)觀察正常磨損的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)刀(dao)具(ju)，可以發現，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)被穩定磨損直至硬質合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)基體，而沒有發生崩刃或剝(bo)落。