CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
1. 机械性能
CVD金刚石刀具机械性能见表1。
3 z' I0 s7 x) o由于CVD 金刚石（CVDD）为100%纯金刚石，其晶粒之间的间隙为基团间隙，而PCD是通过添加Co、Ni、Cu等金属结合剂高温高压而成，故二者是有区别的。单晶金刚石其价格昂贵，且受其几何尺寸大小和性能（解理—方向性）的限制，无法大量应用于品种多样的工具。
表1 机械性能
性能
; i9 j+ d" S  r* Y6 i: p纯金刚石
CVD金刚石
* `. W, I$ h7 @- {. z硬度（kgf/mm2）
>8000
>8000
密度（g/cm3）
6 _/ j  ?! I8 G* Y/ T! l; w3.52
3.52
杨氏模量（GPa）
, J7 s0 @7 S+ F! ~7 x. j>1200
9 y! @4 W0 A; b/ n2 j0 y>1000
断裂性（J/M）
10
- S5 s6 E6 ]! T" Z: a" p; L25
; S. D; n) D3 k8 ^6 W. t摩擦系数
0.1（相对于钢）
0.1
* N5 P0 p& [# M' i/ K+ k) q0 P热导率（W/cm·K）
25
# {3 O. d! d" O2 _  }2 U: g4 n0 c. T8 \>20
  X: ~# S& [+ H5 l: b4 R9 k  g磨耗比
+ y& ]7 S3 p  ^- X6 r（111方向）>40×104
+ o3 ^8 V7 v! e- Y1 ?; W, x>30×104
电阻率（Ω·cm）
3 T" K7 p' B: N' t6 Y- m不导电
/ J+ y" e% P/ v4 u' P! G  s1014～1016
化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
$ _2 B0 R7 Y+ z' B. V6 \表2 CVDD与PCD刀具比较
特性
+ a6 C: N# r6 \6 |$ M0 q$ fPCD
8 J( m3 u9 b! n- cCVDD
材质结构
. P' l/ o2 y( T- ]* ^0 y0 w: o0 Q8 q# m含Co粘结剂
纯金刚石
4 f/ F6 S2 [3 W7 P  R- `# {6 Z3 R9 w耐磨性
6 K8 F) q5 d+ c4 y# [随金刚石颗粒大小而变
) U# o. V/ _# P$ s6 `高于PCD2～10倍
2 r1 x5 K$ u5 K2 ~$ f韧性（抗
( n+ l& a1 s. f- R7 Z' I% W, O, J冲击性）
较好
8 @$ b! Q( v' _5 A+ |8 P5 S略差
耐温性
低于500℃，热导率低
& a/ O1 |6 T9 f/ m$ }高于700℃，热导率高
化学稳定性
+ v5 u& X# ~, R4 q, g: S( I- A低
+ m% q# G, E- D/ j& s: L高
, C8 l6 M) U( K6 J适用性
1 y" f& w5 Q4 z  f粗加工、精加工
湿切
7 M3 b$ m, }4 f( ~不适于加工有机复合材料
4 B" Y5 j- V! d精加、半精加、连续切削
湿切、干切
适于加工有机复合材料

CVDD膜的制造成本图
1 ]- C3 s- Z! k% Q  W, I2 Z据2000年De-Beers公司资料显示，新型的导电型的CVDD即将出现，故CVDD的加工工艺也会发生变化，可能用电加工方式代替传统的激光加工和磨削加工的方式，使其在复杂形状刀具、成形刀具方面广泛应用。另外，涂层金刚石工具的出现及使用，也将推动CVDD在机械加工方面的应用。如国内有上海交通大学的涂层刀具，国外有美国的SP3公司的P1-diamoiid涂层刀具等。
7 j" F, ?- ?% U8 x4 u+ a6 R% w随着CVDD制作成本进一步降低（见附图）在各方面的应用将会越来越广泛。
  r. h. P, x4 B& y) P金刚石材料被誉为21 世纪的材料，在这个超精密加工的时代，应该用好金刚石材料，开发出更多更好的刀具。
- l) b% H) }. J8 E+ M文章关键词：