CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
6 W# x5 o' B( P7 N$ [1. 机械性能
& n8 ?9 j2 T. o8 j8 ~; z9 S" e& ~& sCVD金刚石刀具机械性能见表1。
- `/ o" ~- _6 b$ }2 p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。
' V5 X$ R1 b, k' X表1 机械性能
性能
纯金刚石
& L0 E( f6 g1 HCVD金刚石
硬度（kgf/mm2）
>8000
7 W2 x: c/ M9 Q2 i: A' O5 a! |>8000
密度（g/cm3）
3.52
3 J4 G* w- F3 V. `5 o9 h& c& u3.52
杨氏模量（GPa）
>1200
>1000
5 M* S9 M' l) ?1 b" \断裂性（J/M）
10
25
摩擦系数
0.1（相对于钢）
0.1
9 U- p/ h" p" }* z0 ~热导率（W/cm·K）
, h; \7 Q8 D+ N25
0 m8 {" k4 O" F5 R; N>20
磨耗比
（111方向）>40×104
>30×104
电阻率（Ω·cm）
9 W+ t, g0 i1 K* \5 D9 V不导电
1014～1016
化学惰性
: y' q7 k* ~! G; l常温下不溶于所有酸和碱
7 P' x3 F" A" p表2 CVDD与PCD刀具比较
$ S, L. k" f  s特性
- j- {  V- ^, H5 }PCD
CVDD
6 Q2 c9 S5 N  s& _9 C材质结构
含Co粘结剂
+ C$ R" g' F) }4 o7 s纯金刚石
  @3 u) r/ u0 f. k3 _+ b, a耐磨性
* J1 r8 O) m( m8 e! W8 i) x随金刚石颗粒大小而变
- e! L% s1 Y+ k' U6 y+ w0 m高于PCD2～10倍
韧性（抗
/ ^/ c, [; v5 h% s; n3 |冲击性）
较好
+ [8 {' V7 Z! N略差
耐温性
低于500℃，热导率低
4 a2 X! d# M1 t- e5 K高于700℃，热导率高
9 h" y7 i$ k; ]化学稳定性
* c4 O) l* _. S低
( i# a8 i# P6 p, \& i! ~' i) r# z高
% A4 f  y7 s- p8 P7 x" H! Z适用性
' I) R' s( P2 S1 G粗加工、精加工
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
& n) o, u8 Y5 h& I  N" K适于加工有机复合材料
; m9 K$ B7 w7 p# o$ E
5 X6 {8 t2 W% }) X6 rCVDD膜的制造成本图
$ c4 b8 \: ?' s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。
/ E$ f7 t  G  b* h/ p' ]" H4 q. d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。
, O! ]2 I3 |+ g. Y/ a3 X, r, M. |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。
/ Z  X5 w( }/ x8 e- g文章关键词：