焕发刀具潜能的金刚石涂层（一）

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　　化学气相沉积(CVD)工艺在钨硬质合金刀具上涂覆金刚石涂层，可以产生无与伦比的优势。

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　　化学气相沉积金刚石保留了天然金刚石的属性。其超高硬度和弹性模量保障了非常高的尺寸稳定性及耐磨性。

　　和天然金刚石一样，化学气相沉积金刚石的摩擦系数很低，因此切削力和功耗很低，摩擦发热很低，切割时可以防止积屑瘤的形成。

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　　这些防腐涂层在用于切割腐蚀性聚合物诸如用于复合材料的酚醛树脂等时具有很长的使用寿命，同时，它们还可以防止切削液产生的腐蚀性损坏。

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　　金刚石涂层刀具擅长于加工研磨性非金属材料、有色金属及研磨性有色金属等。但是，金刚石与含有铁、镍或钴等的金属合金产生化学非稳定性限制了这种涂层刀具在有色金属合金及超耐热合金切削中的使用。

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　　晶体化学气相沉积金刚石

　　有很多涂层被称作金刚石，但是化学气相沉积金刚石是唯一采用100%真正金刚石晶体的涂层。

　　金刚石由纯碳原子组成，以一种特有的晶体方位排列，从而拥有独特的物理性能。在9,000~10,000维氏硬度上，晶体金刚石的硬度几乎为非晶体、类金刚石涂层(DLC)的两倍。

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　　非晶体金刚石，或者称类金刚石涂层，是用物理气相沉积(PVD)工艺涂覆的碳薄膜。这些薄膜比化学气相沉积工艺涂覆的金刚石薄膜薄。

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　　它们没有晶体结构，寿命一般为化学气相沉积金刚石涂层刀具的10-15%。

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　　与刀具上涂覆金属烧结多晶金刚石(PCD)形成金刚石刀尖不同，化学气相沉积晶体金刚石涂层可以使整个刀具表面(包括带有复杂几何结构的刀具在内)受到超硬材料的保护。能够涂覆此类独特几何结构使化学气相沉积金刚石涂层刀具具备比多晶体金刚石刀具更显着的优势，制作后者的磨削成本非常高。

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　　带有金属-氮化物的物理气相沉积涂层，诸如氮铝化钛(TiAlN)，其微观硬度只有晶体金刚石的1/3。

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　　化学气相沉积金刚石涂层钻头与刀尖多晶金刚石钻头相比所具备的优点在碳纤维钻削应用中得到了充分展现，并将单孔成本降低了70%以上。化学气相沉积的多层金刚石钻头在出现毛刺和分层现象之前可以在复合材料中加工300个通孔，而PCD刀尖钻头却只能加工150个通孔。

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　　晶体金刚石是在热丝化学气相沉积过程中形成的，这种过程的时间为20-40小时。该过程中所采用的温度1,500°F(815.5℃)可以防止除整体硬质合金以外的东西被涂敷，精确的预处理过程需要采用6%等级的硬质合金来实现最佳粘附。

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　　不经过预处理，金刚石与渗碳硬质合金之间几乎没有任何化学键。但是，金刚石可以嵌入粗糙地硬质合金表面，并通过硬质合金和金刚石的机械互锁作用而粘附到表面上。

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　　含钴10%的刀具可以进行涂层处理，但是为实现良好粘附而需要额外处理使涂敷过程花费昂贵。

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