CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
! w7 u- ^- _, z. R8 e: y) ?1. 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。
' L3 R8 w% ^0 x表1 机械性能
& ?. e5 {. ]2 `$ J9 {. G: s2 I性能
纯金刚石
2 o7 |) H4 m- ]7 u3 {. b* vCVD金刚石
+ b, K: \6 N/ ?5 b硬度（kgf/mm2）
. b* j* l6 }2 a; m( N* y7 H>8000
>8000
2 l$ O; f+ ^  S1 p密度（g/cm3）
' d5 B% N0 S+ l. }' ^* I* W, a3 ?3.52
3.52
9 f& Y$ _, M& K- v! {! ^7 D8 _杨氏模量（GPa）
% u" g* T- ~5 b0 q>1200
" I' }- `2 t; Q! c; O! _>1000
断裂性（J/M）
10
25
8 P4 R! B4 v6 I7 l5 a摩擦系数
0.1（相对于钢）
. |& H  C3 P3 y0 e* b$ A* m0.1
热导率（W/cm·K）
, u. t5 i) C% X* `& F1 y; }" p25
/ N/ `$ K; j; v1 Y3 X>20
$ S  _% @8 v# C1 ~; s磨耗比
0 I  D3 ]' M7 E; Z) [8 @（111方向）>40×104
>30×104
$ A0 w' a4 G+ [电阻率（Ω·cm）
不导电
2 ]5 B8 K: C+ l6 C" _1014～1016
5 w+ V  g/ M% \0 v: A) ]. {0 k3 v化学惰性
( |% `( @4 \$ o2 o. K- s常温下不溶于所有酸和碱
表2 CVDD与PCD刀具比较
特性
7 g+ D; P( d* N0 X0 \) ePCD
CVDD
6 k. z, g4 m8 l. C材质结构
含Co粘结剂
  i) t: s4 T6 w9 i纯金刚石
# P8 Y) D1 A- w' k' t+ W耐磨性
随金刚石颗粒大小而变
高于PCD2～10倍
韧性（抗
) a9 |8 J* I* V冲击性）
/ e/ N3 {& c3 L+ ]8 n较好
8 U% y# Y8 ]. X略差
1 r: f& o; r4 m耐温性
. D1 ~$ f0 w; u0 M' t' M" M+ `低于500℃，热导率低
高于700℃，热导率高
化学稳定性
2 _1 W3 y: l+ [' [  t# m低
高
: V8 M% A& ~4 @3 f' f+ w0 o* {适用性
粗加工、精加工
9 U5 u! |- Q( M5 Z5 V4 |; U( w5 q2 S5 ]湿切
& q* |3 @0 U2 d不适于加工有机复合材料
精加、半精加、连续切削
湿切、干切
适于加工有机复合材料
( A2 b! W  U1 b5 b  I& B
% u( m0 S. B+ q+ h0 ]9 p/ eCVDD膜的制造成本图
/ Q: @6 {8 Y" W  U( O- \5 s; i, K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。
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。
& t/ Y! Y9 \# K; R文章关键词：