CVD金刚石刀具的应用及其前景

mmz16888

一、主要性能指标
' G+ C- J6 T' ?& {$ l) m- A1. 机械性能
CVD金刚石刀具机械性能见表1。
( }" m& W( L# M* a) b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
$ ~' x; l& i% k. h7 |: \纯金刚石
CVD金刚石
硬度（kgf/mm2）
>8000
>8000
密度（g/cm3）
, [0 n* O; u* ]5 E: N! K) i3.52
; F* F) h' s  C9 m$ S3.52
# y! n3 b& K! W5 B- C+ u杨氏模量（GPa）
/ |' ~* R% o3 i>1200
$ ~8 a2 H, e6 f' [2 F3 W: x+ @>1000
断裂性（J/M）
10
" @& T/ N6 d' }25
摩擦系数
0.1（相对于钢）
! U. W5 Q4 N1 v( c0.1
& P) ]# d# N& X, u, S, ]0 I7 K4 ~热导率（W/cm·K）
9 P) U& [; ?& O' @25
% A/ t0 g& |( l& n* @' N>20
磨耗比
  g3 z2 Q# X( H9 ?) ?- v- S（111方向）>40×104
6 X; k/ ~. U9 `0 o6 V>30×104
电阻率（Ω·cm）
不导电
1014～1016
* _2 B. K; R1 G# l, u8 A9 P化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
% D% g+ C* l& b5 y2 E& Y8 w表2 CVDD与PCD刀具比较
特性
* V8 N" D# u, d% S% [; Y) V- ^PCD
CVDD
+ v/ b; F1 q1 O/ Y2 L材质结构
' ^' l7 A, o' J4 a' x6 D* R. {含Co粘结剂
纯金刚石
耐磨性
% n( e1 ~1 |- w, k随金刚石颗粒大小而变
高于PCD2～10倍
韧性（抗
冲击性）
较好
2 ^5 \  E. l: b" m略差
9 T' r: m# _( y4 I耐温性
低于500℃，热导率低
高于700℃，热导率高
化学稳定性
低
高
适用性
粗加工、精加工
7 z' {( P5 x7 G: e, I$ k5 h3 Q湿切
不适于加工有机复合材料
精加、半精加、连续切削
湿切、干切
适于加工有机复合材料

3 A6 h7 ]5 L, x" V# Q" K' r/ ICVDD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。
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。
$ B. W) r% N4 x  n( p) S& C1 R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：