金剛石刀具(ju)(ju)具(ju)(ju)有極高(gao)(gao)的(de)(de)硬(ying)度和耐磨(mo)性、低摩擦系數(shu)、高(gao)(gao)彈性模(mo)量、高(gao)(gao)熱導(dao)、低熱膨脹系數(shu)，以及與(yu)非鐵金(jin)屬(shu)親(qin)和力小等優點。可(ke)以用(yong)(yong)于非金(jin)屬(shu)硬(ying)脆材(cai)料如(ru)石墨、高(gao)(gao)耐磨(mo)材(cai)料、復(fu)合(he)材(cai)料、高(gao)(gao)硅鋁合(he)金(jin)及其(qi)它韌性有色金(jin)屬(shu)材(cai)料的(de)(de)精密加工。金(jin)剛(gang)石刀具(ju)(ju)類(lei)型繁多，性能差異(yi)顯(xian)著，不同(tong)類(lei)型金(jin)剛(gang)石刀具(ju)(ju)的(de)(de)結(jie)構、制備(bei)方法和應(ying)用(yong)(yong)領域有較大區別。
金剛石刀具的類型
1、天然金剛石(shi)Natural Diamond（ND）；
2、人造聚晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚晶金剛石復(fu)合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉積涂(tu)層金剛石刀具(ju)Chemical各類金剛石刀具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積(ji)厚度達100μm的無襯(chen)底(di)純金剛石(shi)厚膜Thick Diamond Film（CD）；
5、在(zai)刀具基體表(biao)面(mian)直接上沉積厚度小于30μm的金剛石薄膜涂(tu)層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為天然(ran)金剛石拉(la)蔓峰譜(pu)，具有以下(xia)特征：
（1）1332尖(jian)鋒(feng)處顯示(shi)存在(zai)金(jin)剛石。
（2）波型(xing)幅度（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目前已(yi)知礦(kuang)物(wu)中最硬(ying)的物(wu)質，主要用于制備刀具車刀。天然金剛(gang)石刀具精細研磨(mo)后刃(ren)口(kou)半徑可達(da)0.01～0.002μm。其中天(tian)然單晶金剛石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切削刃部位經高倍(bei)放大1500倍仍然觀察到刀(dao)刃光滑。SCD車削鋁制活塞時Ra可(ke)達到4μm，而在同樣(yang)切(qie)削條件下用PCD刀具加工時的(de)(de)表面粗糙時的(de)(de)Ra為(wei)15～50μm。故采用SCD刀具配合精密(mi)(mi)車床進行(xing)精密(mi)(mi)和超精密(mi)(mi)加工，可獲得(de)鏡面(mian)表面(mian)。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高溫超高壓條件(jian)下(xia)通過鈷等金(jin)屬(shu)結(jie)合(he)劑(ji)將金(jin)剛石微粉聚集燒(shao)(shao)結(jie)合(he)成的多晶體材料，又稱(cheng)燒(shao)(shao)結(jie)金(jin)剛石。聚晶金(jin)剛石刀具整體燒(shao)(shao)結(jie)成銑(xian)刀，用(yong)于銑(xian)削加工，PCD晶粒呈無序(xu)排列狀態(tai)，屬各向同性，硬度(du)均(jun)勻，石墨化溫度(du)為550℃。刀具具有(you)高硬度、高導熱(re)性、低熱(re)脹系(xi)數、高彈性模量和低摩(mo)擦系(xi)數。刀刃(ren)非常鋒利等特(te)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(de)韌性和可焊性，常將(jiang)PCD與硬質(zhi)合金刀(dao)體做成人造聚晶金剛石復合刀(dao)片（PDc）。即(ji)在硬質合金(jin)基底(di)其表面壓制一層0.5～1mm厚的PCD燒結(jie)而(er)成。復合(he)刀片的抗彎(wan)強度與(yu)硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)基本一致，硬(ying)度接近PCD，故(gu)可以替(ti)代PCD使用。PCD及人造聚(ju)晶金剛石復(fu)合片（PDC）刀具的(de)刃口鋒利性和加(jia)工的(de)工件表面質量(liang)低于ND。同時其可(ke)加工(gong)性(xing)很差，磨削比小，難以根(gen)據刀(dao)(dao)頭的(de)(de)幾何形狀任意成形。目前(qian)利用人造聚晶金剛石復(fu)合片(pian)只能制備(bei)車刀(dao)(dao)，至今還不能制造帶斷(duan)屑槽的(de)(de)可(ke)轉(zhuan)位刀(dao)(dao)片(pian)和復(fu)雜三維曲面幾何形狀的(de)(de)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金剛石厚(hou)膜(mo)一次(ci)焊(han)接至(zhi)基體（通常為(wei)K類硬質合金(jin)）上(shang)，形(xing)成復(fu)合片，然后拋光復(fu)合片，二(er)次焊接至(zhi)刀體上(shang)，刃磨成需(xu)要的(de)形(xing)狀和刃口。CVD金剛(gang)石厚(hou)膜（金剛(gang)石膜厚(hou)度達30μm），具有硬度高(gao)、耐磨(mo)損、摩擦(ca)系(xi)數小等(deng)特(te)點，是制(zhi)造(zao)切削有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(jie)過程工藝復雜，CVD金剛石厚(hou)膜（TDF）焊接刀(dao)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(fa)直接在(zai)硬質(zhi)合(he)金（K類硬質合金）或(huo)陶瓷等基體上(shang)沉積一層1～25μm金(jin)剛石薄膜，無(wu)解理面各向(xiang)同性。薄膜涂層刀具硬度(du)達9800～10000HV。熱導率高，室溫下(xia)導熱系數(shu)高達(da)2000W·m-1·K-1，而硬質合金刀具導(dao)熱(re)系(xi)數僅為80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金剛(gang)石可以(yi)涂層到任何復雜形(xing)狀(zhuang)的(de)刀具上(shang)，這是聚晶金剛(gang)石無法(fa)擁(yong)有的(de)最顯著的(de)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(de)耐熱性（700~800度(du)）幾乎高一(yi)倍。立方氮化硼（PCBN）刀(dao)具(ju)主要適合(he)(he)(he)加(jia)(jia)工(gong)(gong)各種黑色(se)金屬及(ji)(ji)其合(he)(he)(he)金材料；最適合(he)(he)(he)于(yu)各種淬(cui)硬(ying)鋼(gang)(gang)（碳素(su)工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)軸承鋼(gang)(gang)模(mo)具(ju)鋼(gang)(gang)高速鋼(gang)(gang)）珠光(guang)體灰口鑄鐵（釩鈦鑄鐵）冷硬(ying)鑄鐵高溫合(he)(he)(he)金（鎳(nie)基合(he)(he)(he)金鈷基合(he)(he)(he)金）及(ji)(ji)表面噴涂堆焊的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)。具(ju)有使用壽命長，減少換刀(dao)次(ci)數(shu)，補償停機(ji)(ji)所(suo)花的(de)時間，使數(shu)控機(ji)(ji)床(chuang)和自動化生產線的(de)高效(xiao)(xiao)能得到更充分的(de)發(fa)揮(hui)，可以(yi)改變(bian)傳統的(de)機(ji)(ji)械加(jia)(jia)工(gong)(gong)方式（即淬(cui)火(huo)前用刀(dao)具(ju)粗加(jia)(jia)工(gong)(gong)和淬(cui)火(huo)后(hou)用砂輪(lun)精加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)方法），從而能在一臺數(shu)控機(ji)(ji)床(chuang)進行淬(cui)火(huo)前淬(cui)火(huo)后(hou)的(de)車(che)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)(gong)（以(yi)車(che)代磨），具(ju)有很好的(de)經濟(ji)效(xiao)(xiao)益(yi)。
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