CVD金刚石刀具的应用及其前景

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一、主要性能指标
1 W$ U, {; O; i5 t8 k1. 机械性能
# E% F2 F! t9 j8 p5 VCVD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。
/ u/ }4 @$ e& w' V8 C: z表1 机械性能
4 o  _3 y* @; q5 H- E& V) F, B/ i性能
纯金刚石
CVD金刚石
( X1 W* q* h$ [5 \; ^硬度（kgf/mm2）
; x* ^' E% D  n/ X, ]>8000
>8000
密度（g/cm3）
3.52
3.52
杨氏模量（GPa）
>1200
  O# `- [% ~1 D. L9 l7 P, e7 W9 A>1000
断裂性（J/M）
; M. ]: g$ y: f" Z10
25
+ `4 u& X. U; s摩擦系数
0.1（相对于钢）
0.1
; L5 i3 c6 m9 h热导率（W/cm·K）
25
: F; \# S( B. f+ r/ _>20
磨耗比
! P! |- ~5 {& h+ n9 @5 P（111方向）>40×104
- e: j: @5 D; Y  [2 S>30×104
' `: c# }5 i: \  a电阻率（Ω·cm）
2 a! W4 f  y( a6 ~不导电
2 X8 o8 g' T2 w, l" U; S4 i0 J1014～1016
化学惰性
常温下不溶于所有酸和碱
表2 CVDD与PCD刀具比较
6 E; L7 z. I8 j. f  A* }( D特性
PCD
CVDD
材质结构
含Co粘结剂
' c+ E# h( u' t4 {/ k7 I纯金刚石
' j" b- s& s1 b% H0 `6 z+ s2 ^8 b耐磨性
随金刚石颗粒大小而变
高于PCD2～10倍
( h0 ^$ D! `' `! L韧性（抗
冲击性）
' n+ P7 |* D0 H) \较好
略差
3 |! ^2 b/ d3 m4 `' K! V8 |- w耐温性
低于500℃，热导率低
. \/ ^$ n) D" w, M" C" i" I* o  `9 w高于700℃，热导率高
化学稳定性
低
1 o6 R& O0 x8 ^/ P$ E' \6 R高
适用性
# v, H! b1 Z" l1 f' `粗加工、精加工
& `( e. f" [. R4 m( ~湿切
不适于加工有机复合材料
' {; X6 r& L) ]- Q精加、半精加、连续切削
湿切、干切
适于加工有机复合材料

CVDD膜的制造成本图
5 ]1 `7 W( o) \; O5 x2 k# 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。
7 c/ c% M+ l0 p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。
" h3 w4 B" b/ L- t7 K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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