單(dān)晶金剛石
單晶金剛石用作切削刀具必須是大(dà)顆粒的(質量大於0.1g,最小(xiǎo)徑(jìng)長不得小(xiǎo)於3mm),主要用於表麵粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精度有較高要求的精密和超精密加工應用領域(yù)。
天然(rán)單晶金剛石是金(jīn)剛石中最耐(nài)磨的材料。它本身質地(dì)細密,經(jīng)過精細研磨,切削刃的刃(rèn)口(kǒu)鈍圓半徑可小到0.008~0.005μm。但天然(rán)單晶金剛石較(jiào)脆,其(qí)結晶各向異性,不同晶麵(miàn)或同一晶麵不同方向的晶體硬度均有差異,在進行刃磨和使用時必須選擇合適的(de)方向。由(yóu)於使(shǐ)用條件(jiàn)苛(kē)刻,加上天然單晶金剛石資源有限,價(jià)格十分昂(áng)貴(guì),所以生產上大(dà)多采用PCD、PCD/CC和CVD金(jīn)剛石刀具。天然單晶金剛石主要(yào)用於某些有色金屬的超精密切削加工或黃金首飾的生(shēng)產中。
人工合成(chéng)單(dān)晶金(jīn)剛石的尺寸(cùn)、形狀和性能都具有良好的一(yī)致性,目前(qián)由於高溫高壓技術日趨成熟(shú),能夠製備一定尺寸的(de)人工合成單晶金(jīn)剛石,尤其在(zài)加工高耐磨的層狀木板時,其性能要優於PCD金(jīn)剛石,不會引(yǐn)起刃口過早鈍化(huà)。

人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與(yǔ)硬質合金複合刀片(PCD/CC)
PCD是在高溫(wēn)(約1800℃)、高壓(5~6MPa)下,利用鈷等(děng)金屬結合劑將許多金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料,其硬度雖稍低於(yú)單晶金剛石,但它是隨機取向的金(jīn)剛石晶粒的聚合,屬各向同性,用作切削刀具(jù)時可以任意取向刃磨,無需像(xiàng)天然金剛石(shí)那(nà)樣必須選用(yòng)最佳(jiā)的解(jiě)理麵(miàn)作為前刀麵。在切削時,切削刃對意外損壞很不敏感,抗(kàng)磨損能(néng)力也較強,可長(zhǎng)時間保持鋒利的切削刃,加(jiā)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PCD中金屬結合劑具(jù)有導電(diàn)性,使得PCD便於切割成形,且原料來源豐富,其價格隻有天然(rán)金剛石的幾十分之一至十幾分之一,已(yǐ)成為傳統WC基硬質(zhì)合金刀具的高性能替代品(pǐn)。
為提高PCD刀片的韌性和可焊性,以硬質合金為基(jī)底,在其(qí)表麵燒結或壓製一層0.5~1mm厚的PCD而組成金剛石複合刀片(PCD/CC)。PCD/CC可用焊或機夾方式製作刀具。由於其可焊性好,重磨容易,成本低,故(gù)應(yīng)用廣泛(fàn)。須指出的是,PCD和PCD/CC刀(dāo)具的刃口鋒利性和加工表麵質量均不(bú)如單晶金剛石,同時其可加工性差,磨削比小,難以根據刀頭的幾何形狀任意成形,至今還不能方便地製造帶斷屑槽(cáo)可轉位刀片和立銑刀等幾何形狀複(fù)雜的產品。 CVD金剛石
CVD金剛石是一種高抗磨性的純(chún)金剛石材料,不含結合劑,它(tā)是在低(dī)壓(﹤0.1MPa)下製備(bèi)的(de)。CVD金剛石主要有CVD薄膜塗層(CD)和CVD厚膜(TFD)兩種形式。
CD是(shì)用CVD(化學氣相沈(shěn)積)工(gōng)藝,在硬質合金基體(常用K類合金)上沈積一層厚度約10~30μm,由多晶組成的膜狀金剛石而成。
因基體易(yì)於製成複雜形狀,故適用於幾何形狀複雜(zá)的(de)刀具,如絲錐、鑽頭、立銑刀和帶斷屑槽可轉位刀片等。國際工(gōng)具巿場上已有CD刀具的產品,如瑞典Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25,主要用於有色金(jīn)屬及非金屬(shǔ)材料的高速精密加(jiā)工,刀具壽命比未塗層的硬質合金刀具提(tí)高近十倍甚至數十倍。但CD刀具不適於加工金(jīn)屬一類複(fù)合材料,因為複合材(cái)料中的硬質顆粒在很短時間內就會將刀具表麵一層塗層磨穿,所以盡管CD刀具的價格比同類PCD刀具要(yào)低,但(dàn)由(yóu)於金(jīn)剛石薄膜與基體材料間的粘著力較(jiào)小,於(yú)是限製(zhì)了(le)它的廣泛應用。