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      鄭州華晶金剛石股份有限公司

      金剛石刀具材料簡介

      關鍵詞 金剛石刀具|2010-06-07 00:00:00|來源 中國超硬材料網
      摘要 可以制成切削刀具金剛石材料有天然單晶金剛石、人造單晶金剛石、化學氣相沉積法(CVD)金剛石厚膜、人造聚晶金剛石復合片等。1、天然單晶金剛石天然單晶金剛石一種各向異性單晶體。硬度達H...

        可以制成切削刀具金剛石材料有天然單晶金剛石、人造單晶金剛石、化學氣相沉積法(CVD)金剛石厚膜、人造聚晶金剛石復合片等。
        
        1、天然單晶金剛石
        
        天然單晶金剛石一種各向異性單晶體。硬度達HV9000-10000,自然界最硬物質。這種材料耐磨性極好,制成刀具切削可長時間保持尺寸穩定,故而有很長刀具壽命。
        
        天然金剛石刀具刃口可以加工到極其鋒利??捎糜谥谱餮劭粕窠浲饪剖中g刀;可用于加工隱形眼鏡曲面;可用于切割光導玻璃纖維;用于加工黃金、白金首飾花紋;最重要用途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。用天然金剛石制作超精加工刀具其刀尖圓弧部分400倍顯微鏡下觀察無缺陷,用于加工鋁合金多面體反射鏡、無氧銅激光反射鏡、陀螺儀、錄像機磁鼓等。表現粗糙度可達到Ra(0.01-0.025)μm。
        
        天然金剛石材料韌性很差,抗彎強度很低,僅為(0.2-0.5)Gpa。熱穩定性差,溫度達到700℃-800℃時就會失去硬度。溫度再高就會碳化。另外,它與鐵親力很強,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,市場上能買到目前有戴比爾斯(DE-BEERS)生產工業級單晶金剛石材料。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。由于經過人工制造,其解理方向尺寸變得可控統一。隨著高溫高壓技術發展,人造單晶金剛石最大尺寸已經可以做到8mm。由于這種材料有相對較好一致性較低價格,所以受到廣泛關注。作為替代天然金剛石新材料,人造單晶金剛石應用將會有大發展。
        
        3、人造聚晶金剛石
        
        人造聚晶金剛石(PCD)高溫高壓下將金剛石微粉加溶劑聚合而成多晶體材料。一般情況下制成以硬質合金為基體整體圓形片,稱為聚晶金剛石復合片。根據金剛石基體厚度不同,復合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同規格。而聚晶金剛石厚度一般0.5mm左右。目前,國內生產PCD直徑已經達到19mm,而國外如GE公司最大復合片直徑已經做到58mm,戴比爾斯公司更達到了74mm。
        
        根據制作刀具需要可用激光或線切割切成不同尺寸角度刀頭,制成車刀、鏜刀、銑刀等。
        
        PCD硬度比天然金剛石低(HV6000左右),但抗彎強度比天然金剛石高很多。另外,通過調整金剛石微粉粒度濃度,使PCD制品機械物理性能發生改變,以適應不同材質、不同加工環境需要,為刀具用戶提供了多種選擇。
        
        PCD刀具比天然金剛石抗沖擊抗震性能高出很多。與硬質合金相比,硬度高出3-4倍;耐磨性壽命高50-100倍;切削速度可提高5-20倍;粗糙度可達到Ra0.05μm。切削效率高、加工精度穩定。
        
        PCD同天然金剛石一樣,不適合加工鋼鑄鐵。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另一大功能加工木材石材。
        
        PCD刀具特別適合加工高硅鋁合金,因此汽車、航空、電子、船舶工業得到了廣泛應用。
        
        4、CVD金剛石膜
        
        CVD金剛石厚膜一種化學氣相沉積法制成金剛石材料。作為刀具材料其硬度高于PCD。由于不含金屬結合劑,所以有很高熱傳導率抗高溫氧化性能。但,目前生產CVD材料韌性比較差,它不能用線切割方式進行切割加工,使用上受到了一定限制。由于沒有切磨方向性,磨加工工藝性較差,極難磨出象天然金剛石人造單晶金剛石一樣鋒利刃口。作為切削刀具使用尚處于試驗階段,有待進一步研究開發。
       

       

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