CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
. W: a$ S' _+ P. n! \  O1. 机械性能
1 W2 f) p, b: n, QCVD金刚石刀具机械性能见表1。
/ Q9 c3 {% }* i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。
% d* d0 {7 Q- p! Z1 p4 e表1 机械性能
性能
* X) q* I2 [) Z, A. N纯金刚石
CVD金刚石
硬度（kgf/mm2）
>8000
>8000
密度（g/cm3）
- ^: {+ f+ X( H( Q: ^- O5 k3.52
1 p4 }  S: n& [$ ~3.52
1 c% E4 K9 L  s8 o/ A/ r5 B: ~杨氏模量（GPa）
! q/ L5 P1 o( O9 Q0 n* g>1200
>1000
8 S/ x+ ^/ j6 w5 i$ b  D' G0 b断裂性（J/M）
6 C% C: B% G  l10
+ a9 s& v" z5 Z/ p$ Q+ g25
摩擦系数
8 d) |* \2 G7 a: g8 U+ U4 ?0.1（相对于钢）
0 ^$ u- d" x* z6 i8 u% A, [0.1
热导率（W/cm·K）
25
8 D3 b; T, s6 g5 J1 H>20
磨耗比
  q  N) f! q2 ?/ x% V（111方向）>40×104
>30×104
) c# [' z' V  Y: h% O2 @, u" f- N( U- C电阻率（Ω·cm）
- g9 [% N1 W4 L7 n不导电
: \1 i: A% p; ~- ?  C: q5 W( m1014～1016
化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
表2 CVDD与PCD刀具比较
0 ]7 s/ Z# E$ Q3 S1 g! p! U% D3 H: u特性
PCD
# C/ F  t7 e$ D9 A, v$ F+ cCVDD
材质结构
含Co粘结剂
纯金刚石
( H/ q! a0 a7 u* L耐磨性
9 [7 I) ?4 K) A  t6 y8 e- w随金刚石颗粒大小而变
% Q5 z" U( t) u# X. \1 U  f7 P高于PCD2～10倍
韧性（抗
* |; ^! |7 q# w$ X) H( E7 X冲击性）
较好
  y1 X6 l9 ]3 `略差
& k* G: H5 G( |" c" A  a耐温性
  |, d( U4 q% W; o% \7 ]7 R低于500℃，热导率低
$ ^& M8 e* y2 `& D高于700℃，热导率高
( i. C6 u% g+ J  h* X' \% L化学稳定性
9 [& [5 Z+ a& [8 J" T5 w6 V低
! w  |2 ]3 _" }( V  e& |. z) u5 p高
6 h! K, z9 y- P. }. K# I适用性
粗加工、精加工
湿切
! @# _6 ~/ G. _0 W不适于加工有机复合材料
精加、半精加、连续切削
  `2 G! D8 p- Q, o: J) n5 @( }湿切、干切
适于加工有机复合材料

CVDD膜的制造成本图
1 b7 Q& ?/ M( a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。
5 y" s8 H8 [: d& G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。
2 K7 ]/ R1 t5 P# C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。
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