CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
2 Z( _& |, N% U$ d. p! e1. 机械性能
CVD金刚石刀具机械性能见表1。
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。
8 Y- ]- g9 B( X2 ~( G/ J1 R表1 机械性能
性能
纯金刚石
CVD金刚石
2 ^# Y! U: I2 H2 o* F3 `7 X( }7 _5 k( ^硬度（kgf/mm2）
>8000
>8000
9 m1 O) a. ?9 g# E/ P密度（g/cm3）
: C) f& @4 U* a) N6 l$ t3.52
/ P$ J; q+ R; d+ B3.52
$ V' N7 ^, A* j% W: U0 m% ]杨氏模量（GPa）
>1200
+ }8 O. ]2 G* k( t$ x9 ^2 q2 d3 m9 Z>1000
" Q' s! f, K. M断裂性（J/M）
10
25
3 b, c* O9 [* W3 p* Q( r" L  _* U) c摩擦系数
0.1（相对于钢）
: h, B$ d4 w+ e% d( S0 w% g: {0.1
热导率（W/cm·K）
; `5 \" Z) {4 Q& v/ d+ y7 O- @25
6 P5 D  N$ w' @>20
& r% l9 q* I" x  I- x  R磨耗比
. Q" g7 m( G$ G5 Z7 D  b（111方向）>40×104
>30×104
电阻率（Ω·cm）
8 _* {) a/ O2 R' b不导电
1014～1016
! Q" ]5 A" L7 B1 k, C化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
0 O8 I) p1 p6 i# ?表2 CVDD与PCD刀具比较
1 T, J: z# i6 h+ Q特性
PCD
CVDD
材质结构
含Co粘结剂
! S4 h* Q7 l$ l) ?9 _纯金刚石
. O, @, v+ e9 h5 R. A4 K耐磨性
& d4 b* D- N( ~5 G3 f随金刚石颗粒大小而变
高于PCD2～10倍
韧性（抗
4 X% _" b0 a' j6 g! j+ \8 l+ l5 p0 U冲击性）
较好
略差
' B7 y. S* {% k7 _- ]! B耐温性
低于500℃，热导率低
高于700℃，热导率高
化学稳定性
- i* e- C. T% _5 P. L0 _低
高
适用性
. l, u7 W! R1 q  c. w; F粗加工、精加工
5 u( ^  x& _5 O. \1 r" r湿切
% ^. @- f7 {8 k$ q8 v, P/ W1 e不适于加工有机复合材料
精加、半精加、连续切削
* C: u- o" f$ @; o湿切、干切
适于加工有机复合材料

$ T9 \0 K: p. m5 ~CVDD膜的制造成本图
4 o: r* [( E4 h& v- c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。
& i, ]% `" S$ d% Q% d! L2 J4 v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。
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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