金剛石涂層刀具選(xuan)用常識

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用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了(le)解(jie)有(you)關金(jin)剛石涂層(ceng)刀具的(de)以(yi)下幾點常識(shi)：

（1）CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區別

非晶金剛(gang)石（也稱為類金剛(gang)石碳(tan)(tan)——譯注(zhu)）涂(tu)層是(shi)采用PVD工藝沉積的一種(zhong)碳(tan)(tan)膜。

它(ta)既具(ju)有一部分金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)SP3鍵(jian)，又具(ju)有一部分碳(tan)的(de)SP2鍵(jian)；其(qi)成膜(mo)(mo)硬度(du)很高，但又低(di)于金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)的(de)硬度(du)；其(qi)厚(hou)度(du)也比我(wo)們通常沉(chen)積(ji)的(de)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)要薄一些(xie)。加(jia)(jia)工(gong)(gong)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)時，非晶金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)涂(tu)層(ceng)(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)壽命是(shi)未涂(tu)層(ceng)(ceng)硬質合金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)2-3倍。與(yu)之相比，CVD金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)則(ze)是(shi)采用CVD工(gong)(gong)藝沉(chen)積(ji)的(de)純金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)涂(tu)層(ceng)(ceng)，加(jia)(jia)工(gong)(gong)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)時的(de)刀(dao)(dao)具(ju)壽命是(shi)硬質合金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)12-20倍，從而可(ke)減少換刀(dao)(dao)次數，提高加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)可(ke)靠性(xing)和(he)精度(du)一致性(xing)。

（2）不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)由碳(tan)原(yuan)子(zi)構成。某些材(cai)料(liao)受熱時，會(hui)從金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)中(zhong)吸出(chu)碳(tan)原(yuan)子(zi)并在工(gong)件中(zhong)形(xing)成碳(tan)化(hua)物。鐵(tie)就(jiu)是此類材(cai)料(liao)之一。用金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)刀具加工(gong)鐵(tie)族材(cai)料(liao)時，摩擦產生的熱量會(hui)使金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)中(zhong)的碳(tan)原(yuan)子(zi)擴散(san)到鐵(tie)中(zhong)，從而(er)(er)造成金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)涂層因化(hua)學磨損(sun)而(er)(er)提前失效。

（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)(yu)刀(dao)具(ju)表(biao)面生成的(de)涂(tu)層為(wei)純金(jin)剛石(shi)，因此(ci)用金(jin)剛石(shi)磨(mo)輪對刀(dao)具(ju)進(jin)行(xing)重(zhong)磨(mo)需要耗費很長(chang)時間。此(ci)外(wai)，為(wei)使(shi)金(jin)剛石(shi)生長(chang)而采用的(de)刀(dao)具(ju)。制(zhi)備工藝會改變刀(dao)具(ju)表(biao)面的(de)化(hua)學特性，由于(yu)(yu)涂(tu)層時要求對這(zhe)種化(hua)學特性進(jin)行(xing)非常精確(que)的(de)控制(zhi)，因此(ci)刀(dao)具(ju)重(zhong)新(xin)涂(tu)層的(de)效果難以得到保證。

（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)具(ju)(ju)的(de)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)是未涂層硬(ying)質合(he)金刀(dao)具(ju)(ju)的(de)10-20倍(bei)，在(zai)某些情況下甚至可能(neng)更長。這樣，就能(neng)用一把刀(dao)具(ju)(ju)完(wan)成幾乎(hu)任何加(jia)工任務，無需因(yin)刀(dao)具(ju)(ju)磨損而(er)換刀(dao)，避免了加(jia)工中斷和重(zhong)新校準，從而(er)有可能(neng)實現無人值守(shou)加(jia)工。在(zai)復合(he)材料的(de)加(jia)工中，也完(wan)全(quan)可能(neng)獲得較(jiao)長的(de)刀(dao)具(ju)(ju)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)。

有(you)報道稱，在加工(gong)高密度玻璃纖(xian)維(wei)、碳纖(xian)維(wei)和Gl0-FR4等難加工(gong)復合(he)材料時，金剛石涂層(ceng)刀(dao)具的(de)壽命可高達未涂層(ceng)硬(ying)質合(he)金刀(dao)具的(de)70倍。

（5）金剛石涂層容易剝落

涂(tu)(tu)層(ceng)剝(bo)落是(shi)金剛石(shi)(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)具的(de)(de)一個嚴重問(wen)題，也(ye)是(shi)一個常見問(wen)題（尤其在(zai)加(jia)工碳纖維(wei)之類材(cai)料(liao)時），會(hui)導致刀(dao)具壽命難以預(yu)測(ce)。上世(shi)紀90年代后期，界(jie)面化學(xue)特(te)性(xing)被(bei)(bei)確(que)定(ding)為是(shi)影響金剛石(shi)(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)粘附性(xing)能(neng)的(de)(de)重要(yao)因(yin)素。通過選擇(ze)兼容(rong)性(xing)好的(de)(de)硬(ying)質(zhi)合(he)金化學(xue)特(te)性(xing)、采用適當的(de)(de)預(yu)處理技(ji)術(shu)和合(he)理的(de)(de)沉(chen)積反應條(tiao)件，就有可能(neng)減輕或消(xiao)除金剛石(shi)(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)剝(bo)落，穩定(ding)地實(shi)現(xian)平(ping)穩的(de)(de)磨(mo)損(sun)模式。在(zai)顯微鏡(jing)下觀察正(zheng)常磨(mo)損(sun)的(de)(de)金剛石(shi)(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)具，可以發現(xian)，金剛石(shi)(shi)被(bei)(bei)穩定(ding)磨(mo)損(sun)直至(zhi)硬(ying)質(zhi)合(he)金基體(ti)，而沒有發生(sheng)崩刃或剝(bo)落。