刀具簡(jiǎn)介金剛石材料分類(lèi)詳解

    根據(jù)制作刀具的需要可用激光或線切割切成不同尺寸和角度的刀頭，制成車(chē)刀、鏜刀、銑刀等

    PCD的硬度比天然金剛石低(HV6000左右)，但抗彎強(qiáng)度比天然金剛石高很多。另外，通過(guò)調(diào)整金剛石微粉的粒度和濃度，使PCD制品的機(jī)械物理性能發(fā)生改變，以適應(yīng)不同材質(zhì)、不同加工環(huán)境的需要，為刀具用戶提供了多種選擇。

    PCD刀具比天然金剛石的的抗沖擊和抗震性能高出很多。與硬質(zhì)合金相比，硬度高出3-4倍；耐磨性和壽命高50-100倍；切削速度可提高5-20倍；粗糙度可達(dá)到Ra0.05μm。切削效率高、加工精度穩(wěn)定。

    PCD同天然金剛石一樣，不適合加工鋼和鑄鐵。這種刀具主要用于加工有色金屬及非金屬材料，如：鋁、銅、鋅、金、銀、鉑及其合金，還有陶瓷、碳纖維、橡膠、塑料等。PCD的另一大功能是加工木材和石材。

    PCD刀具特別適合加工高硅鋁合金，因此在汽車(chē)、航空、電子、船舶工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

金剛石的材料分類(lèi)詳解

1、天然單晶金剛石

    天然單晶金剛石是一種各向異性的單晶體。硬度達(dá)HV9000-10000，是自然界中最硬的物質(zhì)。這種材料耐磨性極好，制成刀具在切削中可長(zhǎng)時(shí)間保持尺寸的穩(wěn)定，故而有很長(zhǎng)的刀具壽命。

    天然金剛石刀具刃口可以加工到極其鋒利�？捎糜谥谱餮劭坪蜕窠�(jīng)外科手術(shù)刀；可用于加工隱形眼鏡的曲面；可用于切割光導(dǎo)玻璃纖維；用于加工黃金、白金首飾的花紋；最重要的用途在于高速超精加工有色金屬及其合金。如鋁、黃金、巴氏合金、鈹銅、紫銅等。用天然金剛石制作的超精加工刀具其刀尖圓弧部分在400倍顯微鏡下觀察無(wú)缺陷，用于加工鋁合金多面體反射鏡、無(wú)氧銅激光反射鏡、陀螺儀、錄像機(jī)磁鼓等。表現(xiàn)粗糙度可達(dá)到Ra(0.01-0.025)μm。

    天然金剛石材料韌性很差，抗彎強(qiáng)度很低，僅為(0.2-0.5)Gpa。熱穩(wěn)定性差，溫度達(dá)到 700℃-800℃時(shí)就會(huì)失去硬度。溫度再高就會(huì)碳化。另外，它與鐵的親和力很強(qiáng)，一般不適于加工鋼鐵。

2、人造單晶金剛石

    人造單晶金剛石作為刀具材料，市場(chǎng)上能買(mǎi)到的目前有戴比爾斯(DE-BEERS)生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)單晶金剛石材料。這種材料硬度略遜于天然金剛石。其它性能都與天然金剛石不相上下。由于經(jīng)過(guò)人工制造，其解理方向和尺寸變得可控和統(tǒng)一。隨著高溫高壓技術(shù)的發(fā)展，人造單晶金剛石最大尺寸已經(jīng)可以做到8mm。由于這種材料有相對(duì)較好的一致性和較低的價(jià)格，所以受到廣泛的注意。作為替代天然金剛石的新材料，人造單晶金剛石的應(yīng)用將會(huì)有大的發(fā)展。

3、人造聚晶金剛石

    人造聚晶金剛石(PCD)是在高溫高壓下將金剛石微粉加溶劑聚合而成的多晶體材料。一般情況下制成以硬質(zhì)合金為基體的整體圓形片，稱為聚晶金剛石復(fù)合片。根據(jù)金剛石基體的厚度不同，復(fù)合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同規(guī)格。而聚晶金剛石的厚度一般在0.5mm左右。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的PCD直徑已經(jīng)達(dá)到19mm，而國(guó)外如GE公司最大的復(fù)合片直徑已經(jīng)做到58mm，戴比爾斯公司更達(dá)到了74mm。

4、CVD金剛石膜

    CVD金剛石厚膜是一種化學(xué)氣相沉積法制成的金剛石材料。作為刀具材料其硬度高于PCD。由于不含金屬結(jié)合劑，所以有很高的熱傳導(dǎo)率和抗高溫氧化性能。但是，目前生產(chǎn)的CVD材料韌性比較差，它不能用線切割的方式進(jìn)行切割加工，使用上受到了一定的限制。由于沒(méi)有切磨的方向性，磨加工的工藝性較差，極難磨出象天然金剛石和人造單晶金剛石一樣鋒利的刃口。作為切削刀具使用尚處于試驗(yàn)階段，有待進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。