金剛石刀具(ju)具(ju)有(you)極高(gao)的硬度(du)和耐磨(mo)性(xing)、低摩擦(ca)系(xi)數、高(gao)彈性(xing)模(mo)量、高(gao)熱導、低熱膨脹系(xi)數，以及與非(fei)鐵(tie)金(jin)屬(shu)(shu)親和力小等優點(dian)。可以用于(yu)非(fei)金(jin)屬(shu)(shu)硬脆(cui)材料(liao)如石墨、高(gao)耐磨(mo)材料(liao)、復合(he)材料(liao)、高(gao)硅鋁合(he)金(jin)及其它韌性(xing)有(you)色金(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)的精密加工。金(jin)剛石刀具(ju)類型(xing)繁多，性(xing)能(neng)差(cha)異顯(xian)著(zhu)，不同類型(xing)金(jin)剛石刀具(ju)的結構、制備(bei)方法和應(ying)用領域有(you)較大區別。
金剛石刀具的類型
1、天然金(jin)剛石Natural Diamond（ND）；
2、人(ren)造聚(ju)晶金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚晶金剛石復合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣(qi)相沉(chen)積涂層(ceng)金剛石刀具Chemical各類金剛石(shi)刀(dao)具(ju)（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉積厚度達(da)100μm的無襯底(di)純(chun)金剛(gang)石厚膜(mo)Thick Diamond Film（CD）；
5、在(zai)刀具基(ji)體表面直接上沉積厚度小于30μm的金剛(gang)石薄膜涂層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為(wei)天然金剛石拉蔓峰譜(pu)，具(ju)有(you)以下特征(zheng)：
（1）1332尖鋒處顯(xian)示存在金剛石。
（2）波型(xing)幅(fu)度（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目(mu)前已知礦物中最硬的物質，主要用于制備(bei)刀(dao)(dao)具車刀(dao)(dao)。天然金(jin)剛石刀(dao)(dao)具精細研磨后刃口半徑可達0.01～0.002μm。其中(zhong)天然單晶金(jin)剛石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀具切(qie)削刃(ren)部(bu)位經高倍放大1500倍(bei)仍然觀察到(dao)刀刃光滑。SCD車(che)削鋁制活塞時(shi)Ra可達到4μm，而在同樣(yang)切削條件下用PCD刀具(ju)加工時的表面粗糙時的Ra為15～50μm。故采用SCD刀具配合精(jing)密(mi)車(che)床(chuang)進(jin)行精(jing)密(mi)和(he)超精(jing)密(mi)加工，可獲(huo)得鏡面(mian)表(biao)面(mian)。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高(gao)溫超高(gao)壓條(tiao)件下通過鈷(gu)等金(jin)屬結(jie)合劑將(jiang)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微粉聚(ju)(ju)集燒(shao)(shao)(shao)結(jie)合成的多晶體(ti)材(cai)料，又稱燒(shao)(shao)(shao)結(jie)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)。聚(ju)(ju)晶金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)刀具(ju)整體(ti)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)成銑刀，用于銑削加工，PCD晶(jing)粒呈無序排(pai)列狀態(tai)，屬各向同性(xing)，硬度均勻，石墨化溫度為550℃。刀具具有(you)高(gao)硬度、高(gao)導熱性、低熱脹系數、高(gao)彈性模量(liang)和低摩擦系數。刀刃非常鋒利等(deng)特(te)點。
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人造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具
為提高PCD刀片的韌性(xing)和(he)可焊性(xing)，常將PCD與硬質合金刀體(ti)做(zuo)成人造(zao)聚晶金剛(gang)石復合刀片（PDc）。即在硬(ying)質(zhi)合金基底其(qi)表面壓制一層(ceng)0.5～1mm厚(hou)的PCD燒結而(er)成。復合(he)刀片的抗彎強度(du)與(yu)硬質合(he)金基本一致，硬度(du)接近(jin)PCD，故可以替代PCD使用(yong)。PCD及(ji)人造(zao)聚晶金剛石復合片（PDC）刀具(ju)的刃口鋒利(li)性和加工(gong)(gong)的工(gong)(gong)件表面質量低于ND。同(tong)時其可(ke)加工性很差，磨(mo)削(xue)比(bi)小，難以根(gen)據(ju)刀(dao)(dao)頭的(de)幾何(he)形狀任(ren)意(yi)成(cheng)形。目前利(li)用人造(zao)聚晶(jing)金剛石復(fu)合片只能制備(bei)車刀(dao)(dao)，至今還不(bu)能制造(zao)帶斷屑(xie)槽的(de)可(ke)轉位刀(dao)(dao)片和復(fu)雜(za)三維曲面幾何(he)形狀的(de)銑(xian)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金剛石厚膜一次(ci)焊接(jie)至基體（通常為K類(lei)硬質合(he)金）上，形(xing)成復合(he)片，然后拋(pao)光(guang)復合(he)片，二次(ci)焊接至刀體上，刃(ren)磨成需要的(de)形(xing)狀和刃(ren)口。CVD金(jin)剛石厚膜（金(jin)剛石膜厚度(du)達(da)30μm），具有硬度高、耐(nai)磨損(sun)、摩擦系數小(xiao)等特點，是制造切削有色金屬(shu)和(he)非金屬(shu)材料(liao)刀具的理想材料(liao)。由于金剛(gang)石(shi)焊接(jie)過(guo)程工藝復雜，CVD金剛石厚(hou)膜（TDF）焊接刀具尚未大批量應(ying)用(yong)。
金剛石涂層刀具
金剛石涂層刀具是用CVD法直(zhi)接在硬質合金（K類硬質合金(jin)）或陶瓷(ci)等基(ji)體(ti)上(shang)沉積一層1～25μm金剛(gang)石薄膜，無(wu)解理面(mian)各(ge)向同性。薄(bo)膜涂(tu)層刀(dao)具硬度達9800～10000HV。熱導率高，室溫(wen)下(xia)導熱系數高達2000W·m-1·K-1，而硬質(zhi)合金刀具導熱(re)系數僅為80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金(jin)剛石可以涂層到(dao)任何復雜形狀(zhuang)的(de)刀(dao)具(ju)上(shang)，這是聚晶金(jin)剛石無法(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(jin)剛石的(de)耐熱性（700~800度）幾乎高一倍。立(li)方氮化硼（PCBN）刀(dao)具(ju)(ju)主要適合加(jia)工(gong)各(ge)種(zhong)黑色金(jin)(jin)屬及(ji)其合金(jin)(jin)材料；最(zui)適合于各(ge)種(zhong)淬硬(ying)(ying)鋼(gang)(gang)（碳素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)軸(zhou)承鋼(gang)(gang)模具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)高速(su)鋼(gang)(gang)）珠光體灰(hui)口鑄(zhu)鐵（釩鈦鑄(zhu)鐵）冷(leng)硬(ying)(ying)鑄(zhu)鐵高溫合金(jin)(jin)（鎳基(ji)合金(jin)(jin)鈷基(ji)合金(jin)(jin)）及(ji)表(biao)面噴涂堆(dui)焊(han)的加(jia)工(gong)。具(ju)(ju)有使(shi)用壽(shou)命長(chang)，減(jian)少(shao)換刀(dao)次數，補償停機所花的時間(jian)，使(shi)數控(kong)機床(chuang)和自動(dong)化生產線的高效(xiao)能得到更充分的發揮(hui)，可以改變(bian)傳統的機械加(jia)工(gong)方式（即淬火(huo)前用刀(dao)具(ju)(ju)粗加(jia)工(gong)和淬火(huo)后用砂輪(lun)精(jing)加(jia)工(gong)的方法），從(cong)而能在一臺(tai)數控(kong)機床(chuang)進行淬火(huo)前淬火(huo)后的車削加(jia)工(gong)（以車代磨(mo)），具(ju)(ju)有很(hen)好的經濟效(xiao)益。
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