單晶金剛石
單晶金剛石用作切削刀具必須是大顆粒的(質量大於0.1g,最小徑長不得小於3mm),主要用於表(biǎo)麵粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精度有較高要求的精密和(hé)超精(jīng)密加(jiā)工應用領(lǐng)域。
天然單晶金剛石是金剛石中最耐磨的材料。它本身質地細密,經(jīng)過精細研磨,切削刃的(de)刃口鈍(dùn)圓(yuán)半徑可小到(dào)0.008~0.005μm。但天(tiān)然單晶金剛石(shí)較(jiào)脆,其結晶各向異性,不同晶麵或同一晶麵不(bú)同方向的(de)晶(jīng)體硬度均有差異(yì),在進(jìn)行刃磨和使用時必須選擇合適的方向。由於使用條件苛刻,加上天然單晶金剛石資源有限,價格十分(fèn)昂貴,所以生產上大多采用PCD、PCD/CC和CVD金剛(gāng)石刀具。天然單晶金剛石主要用於某些有色金屬的(de)超精密切削加工或黃金首飾的生產中。
人工合(hé)成單晶(jīng)金剛石的尺寸、形(xíng)狀和性能都具有良(liáng)好的一致性,目前由於高溫高壓(yā)技術日(rì)趨成熟,能夠製備一定尺寸的人工(gōng)合(hé)成單晶金剛石(shí),尤其在加工高耐磨的層狀木(mù)板時,其性能要優於PCD金剛石,不會引(yǐn)起(qǐ)刃口過早鈍化。

人造聚晶(jīng)金剛石(PCD)和人造聚晶金剛(gāng)石(shí)與硬質合金複(fù)合刀(dāo)片(PCD/CC)
PCD是在高溫(約1800℃)、高壓(5~6MPa)下(xià),利用鈷等金屬結(jié)合劑將許多金(jīn)剛石單晶粉聚晶成多晶體材(cái)料,其硬度雖稍低於單晶金剛石,但它是隨機取向的金剛(gāng)石晶粒的聚合,屬各向同性,用作切削刀(dāo)具時可以任意取向刃磨(mó),無需像天然金剛石那(nà)樣必須選(xuǎn)用最佳的解(jiě)理麵作為前刀麵。在切(qiē)削時,切削刃對意外損壞很不敏感,抗磨損能力也較強,可長(zhǎng)時間保持鋒利的切削刃(rèn),加工時可采用很高的切削速度和較大的背吃刀量(吃深),使用壽命一般高於WC基硬質合金刀具10~500倍,而且由於(yú)PCD中金屬結合劑具有導電性,使得(dé)PCD便於切割成形,且原料來源(yuán)豐富,其價格隻有天然金剛石的幾十分之一至十(shí)幾分之一,已成為傳統WC基硬質合金(jīn)刀具的高性(xìng)能替代品。
為提高PCD刀片的韌(rèn)性和可焊性,以硬質合金為基底(dǐ),在其(qí)表(biǎo)麵燒結或壓(yā)製(zhì)一層0.5~1mm厚的PCD而組成(chéng)金剛石複合刀片(PCD/CC)。PCD/CC可用焊或(huò)機夾方式製作刀具。由(yóu)於其可焊性好,重(chóng)磨容(róng)易,成本低,故應用廣泛。須指出的是,PCD和PCD/CC刀具的刃口鋒利性和(hé)加工表麵質量均不如單晶(jīng)金剛石(shí),同時其可加工(gōng)性差,磨削比小,難(nán)以根據刀頭的幾何形狀任意成(chéng)形,至今還(hái)不能方便地製造帶斷屑槽可轉位刀片和立銑刀等幾何形狀複雜的產品。 CVD金(jīn)剛石
CVD金剛石是一種高抗磨性的純金剛石材料,不含結合劑,它是在低壓(﹤0.1MPa)下(xià)製備的。CVD金剛石主要有CVD薄膜塗層(CD)和CVD厚膜(TFD)兩種形式。
CD是用CVD(化學氣相沈積)工藝,在硬質合金基體(常用K類合金)上沈積(jī)一層厚度約10~30μm,由多晶組成的膜狀金剛石(shí)而成(chéng)。
因基體易於製成複雜形狀,故(gù)適用於幾何形狀(zhuàng)複雜的刀具,如絲錐(zhuī)、鑽頭、立銑刀和帶斷屑槽可轉(zhuǎn)位刀片等。國際工具巿場上(shàng)已有CD刀具的產品,如瑞典Sandvik公司的CD1810和(hé)美國Kennametal公司(sī)的KCD25,主(zhǔ)要用於(yú)有色金屬及非金屬材料的高速(sù)精密加工,刀具壽命比(bǐ)未(wèi)塗層的硬質合金刀具提高(gāo)近(jìn)十倍甚至數十倍。但CD刀具不(bú)適於加工金屬一類複合材料(liào),因為複合材料中(zhōng)的硬質顆粒在很短時間內就會將刀具表麵(miàn)一層塗層磨穿,所以盡管CD刀具的價格比同類PCD刀具要低,但(dàn)由於金(jīn)剛石薄膜與基體材料間的粘著力較小,於是限製了它(tā)的廣泛應(yīng)用。