金剛石刀(dao)具具有(you)極高(gao)的(de)(de)硬度和耐磨(mo)性、低摩擦系(xi)數(shu)、高(gao)彈(dan)性模量、高(gao)熱(re)導、低熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數(shu)，以(yi)及(ji)與非(fei)鐵(tie)金(jin)屬(shu)親(qin)和力小等優點。可以(yi)用于非(fei)金(jin)屬(shu)硬脆材(cai)料(liao)如石墨、高(gao)耐磨(mo)材(cai)料(liao)、復合材(cai)料(liao)、高(gao)硅(gui)鋁合金(jin)及(ji)其它韌性有(you)色金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)(de)精密加工。金(jin)剛石刀(dao)具類型繁多，性能差異顯著，不同(tong)類型金(jin)剛石刀(dao)具的(de)(de)結(jie)構(gou)、制備方法(fa)和應用領域有(you)較大區別。
金剛石刀具的類型
1、天(tian)然金(jin)剛(gang)石Natural Diamond（ND）；
2、人造聚(ju)晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造(zao)聚晶金(jin)剛石復合(he)片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化(hua)學氣相沉積涂層金剛石刀具Chemical各類金剛石刀具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積厚度達100μm的無襯底純金(jin)剛石厚膜Thick Diamond Film（CD）；
5、在刀具基(ji)體表面直接上沉積厚度小于(yu)30μm的金剛石薄膜涂層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為(wei)天然(ran)金剛石拉蔓峰譜(pu)，具有以下(xia)特征(zheng)：
（1）1332尖鋒處(chu)顯示存在金剛石(shi)。
（2）波型幅(fu)度（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是(shi)目前(qian)已知(zhi)礦(kuang)物中最(zui)硬的物質，主要用于制備刀具(ju)(ju)車刀。天然金剛石(shi)刀具(ju)(ju)精細(xi)研磨(mo)后刃口半徑可達0.01～0.002μm。其中(zhong)天然單(dan)晶金剛石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切削刃部位經(jing)高倍放(fang)大1500倍仍(reng)然(ran)觀(guan)察到刀刃光滑。SCD車削鋁(lv)制活塞時Ra可達(da)到4μm，而(er)在同樣切削條件下(xia)用PCD刀具加工(gong)時(shi)的表面粗(cu)糙時(shi)的Ra為15～50μm。故采用(yong)SCD刀具配合(he)精密(mi)車床進行(xing)精密(mi)和超精密(mi)加工，可獲得鏡面(mian)表面(mian)。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高溫超高壓條(tiao)件下通(tong)過(guo)鈷等(deng)金(jin)(jin)屬(shu)結合(he)劑將金(jin)(jin)剛石(shi)微粉聚(ju)集燒結合(he)成的多晶體(ti)(ti)材料，又(you)稱燒結金(jin)(jin)剛石(shi)。聚(ju)晶金(jin)(jin)剛石(shi)刀(dao)具整體(ti)(ti)燒結成銑刀(dao)，用于銑削加工，PCD晶粒呈(cheng)無序(xu)排列狀態(tai)，屬各(ge)向同性(xing)，硬度均勻，石墨化溫度為550℃。刀(dao)具具有高硬度、高導(dao)熱性、低熱脹(zhang)系數(shu)、高彈性模量和低摩擦系數(shu)。刀(dao)刃非常鋒利(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(de)韌(ren)性(xing)和可焊(han)性(xing)，常將PCD與硬質合金刀體做成人造聚(ju)晶金剛石復合刀片（PDc）。即在硬質合金基底其表面壓制一層0.5～1mm厚的(de)PCD燒(shao)結而成(cheng)。復(fu)合(he)刀(dao)片的(de)抗彎(wan)強度與(yu)硬(ying)質合(he)金(jin)基本一致(zhi)，硬(ying)度接近PCD，故可以替代(dai)PCD使用。PCD及人造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具(ju)的刃口鋒利性和加工的工件(jian)表(biao)面質量低于(yu)ND。同時其可(ke)(ke)加工性很差，磨削比小，難(nan)以(yi)根據(ju)刀(dao)頭的幾何形狀(zhuang)任意成形。目(mu)前利用人造(zao)聚晶金剛石(shi)復(fu)(fu)合片只能制(zhi)備車刀(dao)，至今還(huan)不能制(zhi)造(zao)帶斷(duan)屑槽的可(ke)(ke)轉位刀(dao)片和復(fu)(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(jin)剛石(shi)厚膜一(yi)次焊接至基(ji)體（通常為K類(lei)硬質(zhi)合金）上(shang)，形成(cheng)復合片，然后(hou)拋光(guang)復合片，二次焊接至(zhi)刀體(ti)上(shang)，刃磨(mo)成(cheng)需要的形狀和(he)刃口。CVD金(jin)剛石(shi)厚(hou)膜（金(jin)剛石(shi)膜厚(hou)度達30μm），具有硬度高(gao)、耐磨損、摩擦系數(shu)小等特點，是(shi)制造切削有色金屬和非金屬材料刀(dao)具的理(li)想(xiang)材料。由于金剛(gang)石焊接過程工藝復雜(za)，CVD金(jin)剛石(shi)厚(hou)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法直接在(zai)硬(ying)質合金（K類硬質合金(jin)）或陶(tao)瓷等基體上沉積一層1～25μm金剛石薄膜，無解理(li)面(mian)各向同性。薄膜涂(tu)層刀具硬度達9800～10000HV。熱導率(lv)高(gao)，室溫下導熱系數高(gao)達(da)2000W·m-1·K-1，而硬質合金(jin)刀(dao)具(ju)導熱系數僅為80～100m-1·K-1。CVD方法金剛石可以涂層到任何(he)復雜形狀的刀具上，這是(shi)聚晶金剛石無法擁有(you)的最(zui)顯著的優(you)勢(shi)。
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(de)耐熱(re)性（700~800度）幾乎高(gao)一倍(bei)。立方氮化硼（PCBN）刀(dao)具主要適合(he)(he)加(jia)工(gong)(gong)各種黑色金(jin)(jin)屬及(ji)其合(he)(he)金(jin)(jin)材(cai)料；最適合(he)(he)于各種淬(cui)硬鋼(gang)(gang)(gang)（碳素工(gong)(gong)具鋼(gang)(gang)(gang)軸承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)模具鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)）珠光體(ti)灰(hui)口鑄(zhu)鐵(tie)（釩鈦鑄(zhu)鐵(tie)）冷硬鑄(zhu)鐵(tie)高(gao)溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)（鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)鈷(gu)基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)）及(ji)表面噴(pen)涂堆焊的加(jia)工(gong)(gong)。具有(you)使(shi)用(yong)(yong)壽命(ming)長，減少換刀(dao)次數(shu)，補償停機所(suo)花的時(shi)間(jian)，使(shi)數(shu)控(kong)機床和自動化生產(chan)線的高(gao)效能得(de)到更充分(fen)的發(fa)揮，可以改變(bian)傳統的機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)方式（即淬(cui)火前(qian)用(yong)(yong)刀(dao)具粗加(jia)工(gong)(gong)和淬(cui)火后用(yong)(yong)砂輪精(jing)加(jia)工(gong)(gong)的方法），從而能在一臺數(shu)控(kong)機床進行淬(cui)火前(qian)淬(cui)火后的車削(xue)加(jia)工(gong)(gong)（以車代磨），具有(you)很好(hao)的經濟效益。
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