CVD金刚石刀具的应用及其前景

mmz16888

一、主要性能指标
1 g6 R! f/ \' _0 E# `1. 机械性能
CVD金刚石刀具机械性能见表1。
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。
( \/ y1 ?. S8 i* q  C+ X3 s表1 机械性能
: g5 {  R- r0 f9 N+ I性能
纯金刚石
CVD金刚石
9 A' i6 h: e' M, g' ~1 h# }6 e硬度（kgf/mm2）
>8000
>8000
密度（g/cm3）
3.52
3.52
杨氏模量（GPa）
>1200
4 Q  g# ?4 b9 f9 B- y3 y>1000
& j2 ~2 l( l3 j/ H断裂性（J/M）
) |# T% E( ]3 ]# D7 Z! w10
25
摩擦系数
0.1（相对于钢）
& u5 A7 S/ u5 _. \2 I* J0.1
热导率（W/cm·K）
25
7 Q. d8 E8 H7 h>20
磨耗比
6 K  q: l: M$ A3 r1 ?9 Q  q（111方向）>40×104
0 ~! W! t2 l5 i$ w! X/ i>30×104
电阻率（Ω·cm）
不导电
1014～1016
9 K8 D9 x4 ^# |6 v化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
1 d% Z$ G0 u* o) q& b. W( W7 L. V表2 CVDD与PCD刀具比较
特性
. n' `- c. K8 S* w! K* D: xPCD
CVDD
材质结构
/ ?/ f. T0 @5 ^: @; a4 X' r含Co粘结剂
纯金刚石
耐磨性
1 b6 h/ b( P0 U. y' L# T% `8 x随金刚石颗粒大小而变
高于PCD2～10倍
韧性（抗
9 k  H9 d# O/ `8 ^8 a# G9 A+ m冲击性）
7 P+ O. C1 t/ e9 v9 D" D0 Z较好
* _8 T$ e8 C: }略差
耐温性
9 r- g  f$ H8 M低于500℃，热导率低
0 _1 x$ ~: x4 y+ v( K高于700℃，热导率高
3 ]" J' g! ^3 h! L' t化学稳定性
低
! j9 N. G3 o9 }, R. Y0 Y高
适用性
* D" U; {9 f& I: c+ G粗加工、精加工
湿切
( w! f8 i: D6 J, b- S不适于加工有机复合材料
精加、半精加、连续切削
: E' e1 @. |0 @% P6 Z+ D湿切、干切
适于加工有机复合材料

CVDD膜的制造成本图
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。
6 U+ b4 J7 o  s: ?7 N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。
6 [7 r) w4 r9 z9 r+ y! P/ l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。
文章关键词：