知識 | 金剛石涂層刀具有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？

　　金剛石涂層刀具按照材質(zhì)的不同分為：

　　一、天然金剛石（ND）刀具

　　二、聚晶金剛石（PCD）刀具

　　三、人造聚晶金剛石復(fù)合片（PCD）刀具

　　四、CVD金剛石薄膜（TDF）焊接刀具

　　五、金剛石涂層刀具

　　下面根據(jù)不同材質(zhì)的金剛石刀具來分析優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。

　　一、天然金劇石(ND)刀具

　　天然金剛石是目前已知礦物中最硬的物質(zhì)，主要用于制備刀具車刀。天然金剛石刀具精細(xì)研磨后刃口半徑可達(dá)。其中天然單晶金剛石刀具切削刃部位經(jīng)高倍放大1500倍仍然觀察到刀刃光滑。SCD車削鋁制活塞時(shí)Ra可達(dá)到4um,而在同樣切削條件下用PCD刀具加工時(shí)的表面粗糙時(shí)的Ra為15~50um。采用SCD刀具配合精密車床進(jìn)行精密和超精密加工,可獲得鏡面表面。

　　二、聚晶金剛石(PCD)刀具

　　PCD是高溫超高壓條件下通過鉆等金屬結(jié)合劑將金剛石微粉聚集燒結(jié)合成的多晶體材料，又稱燒結(jié)金剛石。聚晶金剛石刀具整體燒結(jié)成銑刀，用于銑削加工，PCD晶粒呈無序排列狀態(tài)，屬各向同性硬度均勻，石墨化溫度為550℃。刀具具有高硬度、高導(dǎo)熱性、低熱脹系數(shù)、高彈性模量和低摩擦系數(shù)。刀刃非常鋒利等特點(diǎn)。

　　三、人造聚晶金團(tuán)石復(fù)合片(PDC)刀具

　　為提高PCD刀片的韌性和可焊性，常將PCD與硬質(zhì)合金刀體做成人造聚晶金剛石復(fù)合刀片(PDC)。即在硬質(zhì)合金基底其表面壓制一層0.5~1mm厚的PCD燒結(jié)而成。復(fù)合刀片的抗彎強(qiáng)度與硬質(zhì)合金基本一致,硬度接近PCD,故可以替代PCD使用。

　　四、CVD金剛石薄膜（TDF）焊接刀具

　　金剛石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金剛石厚膜一次焊接至基體(通常為K類硬質(zhì)合金)上，形成復(fù)合片，然后拋光復(fù)合片，二次焊接至刀體上，刃磨成需要的形狀和刃口。如圖3(a)所示，為CVD金剛石厚膜(金剛石膜厚度達(dá)30μm)，具有硬度高、耐磨損、摩擦系數(shù)小等特點(diǎn)，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。

　　五、金剛石涂層刀具：金剛石涂層刀具是用CVD法直接在硬質(zhì)合金(K類硬質(zhì)合金)或陶瓷等基體上沉積一層1~25μm金剛石薄膜，無解理面各向同性。薄膜涂層刀具硬度達(dá)9800~10000HV。熱導(dǎo)率高，室溫下導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2000Wm·K，而硬質(zhì)合金刀具導(dǎo)熱系數(shù)僅為80~100W/m·K。CVD方法金剛石可以涂層到任何復(fù)雜形狀的刀具上，這是聚晶金剛石無法擁有的最顯著的優(yōu)勢。