金剛石刀(dao)(dao)具(ju)具(ju)有極高(gao)的硬(ying)度和(he)耐磨性、低摩擦(ca)系數、高(gao)彈(dan)性模(mo)量、高(gao)熱(re)導(dao)、低熱(re)膨(peng)脹系數，以及與(yu)非鐵金(jin)屬(shu)親和(he)力小等優(you)點。可以用于非金(jin)屬(shu)硬(ying)脆材(cai)料(liao)如(ru)石墨、高(gao)耐磨材(cai)料(liao)、復合材(cai)料(liao)、高(gao)硅鋁合金(jin)及其(qi)它(ta)韌性有色(se)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的精密加工。金(jin)剛石刀(dao)(dao)具(ju)類型繁多，性能差(cha)異顯(xian)著，不同類型金(jin)剛石刀(dao)(dao)具(ju)的結構、制備方(fang)法和(he)應(ying)用領域有較大區別。

金剛石刀具的類型

1、天然金剛石Natural Diamond（ND）；

2、人(ren)造聚晶金(jin)剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；

3、人(ren)造聚晶金剛石復合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉(chen)積涂層金剛石(shi)刀(dao)具Chemical各類(lei)金剛石刀具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。

4、沉積厚度達(da)100μm的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(zhi)接上沉積厚(hou)度小于30μm的金(jin)剛石薄膜涂層Coated Thin Diamond Film（CD）。

天然金剛石（ND）刀具

為天然金剛(gang)石拉蔓峰譜，具有(you)以(yi)下特征：

（1）1332尖鋒處(chu)顯示(shi)存在金剛石。

（2）波型幅度（FWHM）為4.1cm-1

顯示為純金剛石。ND是目前已(yi)知礦物中最(zui)硬的物質，主要(yao)用于制備刀具車刀。天(tian)然金剛(gang)石刀具精(jing)細研磨后刃口半徑可達0.01～0.002μm。其中(zhong)天然單(dan)晶(jing)金剛石(shi)（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切(qie)削(xue)刃(ren)部位經高倍放大(da)1500倍(bei)仍然觀(guan)察到(dao)刀刃光滑。SCD車削鋁(lv)制活塞時Ra可達(da)到4μm，而在同(tong)樣切削條件下用(yong)PCD刀具加工時的表(biao)面粗(cu)糙(cao)時的Ra為15～50μm。故采(cai)用(yong)SCD刀(dao)具配合(he)精(jing)密(mi)車床進行精(jing)密(mi)和超精(jing)密(mi)加工，可(ke)獲得鏡面表面。

聚晶金剛石（PCD）刀具

PCD是高溫(wen)超高壓條件下通過鈷等金(jin)(jin)(jin)屬結(jie)合(he)劑(ji)將金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石微粉聚集燒(shao)結(jie)合(he)成(cheng)的多(duo)晶體材料，又稱燒(shao)結(jie)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石。聚晶金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石刀具整體燒(shao)結(jie)成(cheng)銑(xian)(xian)刀，用于銑(xian)(xian)削(xue)加工，PCD晶(jing)粒呈無序排列狀態，屬各向(xiang)同性，硬度均勻，石墨化溫度為550℃。刀(dao)具具有高硬(ying)度(du)、高導(dao)熱(re)性(xing)、低(di)熱(re)脹系數(shu)、高彈性(xing)模量(liang)和低(di)摩擦(ca)系數(shu)。刀(dao)刃非(fei)常鋒利等特點(dian)。

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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(de)韌性和可焊性，常將PCD與硬質(zhi)合金刀體做成人造聚晶(jing)金剛石復(fu)合刀片（PDc）。即在硬質合金基底其表面壓(ya)制一層0.5～1mm厚(hou)的PCD燒(shao)結而成。復(fu)合刀片的抗彎(wan)強度與硬(ying)質合金(jin)基(ji)本(ben)一致(zhi)，硬(ying)度接(jie)近PCD，故可以替代PCD使用。PCD及人造聚晶金剛石復(fu)合片（PDC）刀具的刃口鋒利性和加工(gong)的工(gong)件表面(mian)質量低于(yu)ND。同時其可加工性(xing)很差，磨削比小(xiao)，難以根據(ju)刀(dao)頭的(de)幾何形狀任(ren)意(yi)成形。目(mu)前(qian)利用(yong)人造聚晶金剛石(shi)復合片(pian)只能(neng)制(zhi)備車刀(dao)，至(zhi)今還(huan)不能(neng)制(zhi)造帶斷屑(xie)槽的(de)可轉位刀(dao)片(pian)和復雜三維曲(qu)面幾何形狀的(de)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(shi)厚膜一(yi)次焊接(jie)至(zhi)基體（通常(chang)為(wei)K類硬質合(he)(he)金(jin)）上，形(xing)成(cheng)復合(he)(he)片，然后(hou)拋光復合(he)(he)片，二(er)次焊接至刀(dao)體上，刃(ren)磨成(cheng)需要的形(xing)狀和刃(ren)口。CVD金剛石(shi)厚膜（金剛石(shi)膜厚度(du)達30μm），具有(you)硬度高、耐磨損、摩擦系數小等特點，是制造切削有(you)色金屬和非金屬材料刀具的理想(xiang)材料。由(you)于金剛石焊接過程工藝復雜，CVD金剛石厚膜（TDF）焊接刀具尚未大批量應用。

金剛石涂層刀具

金剛石涂層刀具是用CVD法直(zhi)接在(zai)硬質合金（K類硬(ying)質合金）或陶瓷(ci)等基體(ti)上沉積(ji)一層1～25μm金剛(gang)石薄(bo)膜(mo)，無(wu)解(jie)理面(mian)各向同性。薄膜(mo)涂層(ceng)刀具(ju)硬度達9800～10000HV。熱(re)導(dao)率高(gao)，室溫下導(dao)熱(re)系數高(gao)達2000W·m-1·K-1，而硬(ying)質合金刀具導熱系數僅(jin)為80～100m-1·K-1。CVD方法金剛石(shi)可以涂層(ceng)到任何(he)復雜(za)形狀的刀(dao)具上(shang)，這是聚(ju)晶金剛石(shi)無法擁有的最顯著(zhu)的優勢。

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，比金剛石(shi)的耐熱性（700~800度）幾乎高一倍。立(li)方氮(dan)化硼（PCBN）刀(dao)具(ju)主(zhu)要適(shi)(shi)合(he)加工(gong)各(ge)種黑(hei)色金屬及其(qi)合(he)金材料(liao)；最適(shi)(shi)合(he)于各(ge)種淬(cui)硬鋼(gang)（碳素工(gong)具(ju)鋼(gang)軸承鋼(gang)模具(ju)鋼(gang)高速鋼(gang)）珠光體灰口鑄鐵(tie)（釩鈦(tai)鑄鐵(tie)）冷(leng)硬鑄鐵(tie)高溫(wen)合(he)金（鎳(nie)基(ji)合(he)金鈷基(ji)合(he)金）及表面噴涂堆焊的(de)加工(gong)。具(ju)有(you)使(shi)用(yong)壽命長，減少(shao)換刀(dao)次數(shu)，補償停(ting)機(ji)(ji)所花的(de)時(shi)間，使(shi)數(shu)控(kong)機(ji)(ji)床和自動化生產線的(de)高效能得到更充(chong)分的(de)發揮，可以改變傳統的(de)機(ji)(ji)械加工(gong)方(fang)(fang)式（即淬(cui)火(huo)(huo)前用(yong)刀(dao)具(ju)粗加工(gong)和淬(cui)火(huo)(huo)后用(yong)砂輪(lun)精加工(gong)的(de)方(fang)(fang)法(fa)），從而能在一臺(tai)數(shu)控(kong)機(ji)(ji)床進行(xing)淬(cui)火(huo)(huo)前淬(cui)火(huo)(huo)后的(de)車(che)(che)削加工(gong)（以車(che)(che)代磨），具(ju)有(you)很好的(de)經濟(ji)效益。

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