金剛石工具應用（一）

   

        在工具材料中，金剛石是*硬的。在合適的加工條件下，金剛石比高速鋼、硬質合金、陶瓷以及聚晶立方氮化硼的使用壽命都長。它也有不足之處，就是一般不適用于黑色金屬材料的加工。但在高速大批量生產中，加工諸如鋁和石墨等材料，金剛石往往是*有效的工具。

 

        在使用金剛石工具時，用戶可以有兩種選擇：一種是聚晶金剛石（pcd），另一種是較新的化學氣相沉積（cvd）金剛石。

 

        聚晶產品生產經理稱，盡管pcd的發展成就已給人以十分深刻的印象，但ge公司超級磨料部仍持續不斷地工作，以求進一步改善其抗磨性。

 

        pcd工具在應用范圍和生產效率方面，都為加工過程帶來諸多好處。盡管金剛石在現有材料中是*硬的，其材料特性和韌性等問題仍須進一步研究。改善pcd韌性的一個因素是，加鈷元素使其進入隨機不定向排列的金剛石晶粒之間。此外，硬質合金基體對金剛石磨料層也能起機械支承作用，從而增加了抗沖擊能力，并在工具制造中便于釬焊。

 

        pcd的另一個好處是，現有的各種牌號系列已能滿足任何有色金屬加工使用的需要。一般說來，細顆粒金剛石用于被加工材料的耐磨性較低而表面粗糙度要求非常高的場合；中顆粒金剛石一般作為機械加工的通用牌號；粗顆粒金剛石用于粗加工特別抗磨的材料，但表面粗糙度要求不高之處。

 

 

        迄今為止，cvd金剛石*有前景的用途是加工石墨。但是，norton diamond film公司卻正在出售各種用途的cvd金剛石用于加工有色金屬、塑料和復合材料。norton公司的應用技術經理認為，cvd金剛石幾乎適用于全部有色金屬。在高硅鋁合金的斷續切削以及預燒結硬質合金、黃銅、紫銅和碳纖維材料的加工中，正在取得良好的結果。norton公司還相信：cvd金剛石在加工很寬范圍的鋁合金材料（包括6061及其他）時，能夠和pcd旗鼓相當。

 

        norton公司應用技術經理還認為，cvd金剛石和pcd相比，主要優點在切削刃的品質。雖然cvd也是聚晶，但它不含鈷粘結劑，是純金剛石，所以切削刃是連續的。這樣就能采用有較高的切削速度并獲得較好的表面粗糙度，因為刀具不易變熱。他還堅信，積屑瘤對cvd金剛石不構成問題。

 

        按norton公司的資料，cvd金剛石的導熱性比pcd高50%。其原因是cvd刀片為整體金剛石，可以立即把熱量導出。而pcd刀片的熱傳導要穿過鈷-金剛石復合體，導熱性就差一些。

 

        cvd金剛石還具有較低的摩擦系數。硬質合金和pcd都會粘結工件材料，cvd金剛石則不粘。與此同時，低摩擦系數還使cvd金剛石刀具能承受較大的切削負荷，從而使切削更快速、更有效。

 

        cvd金剛石在使用中呈現熱穩定性和化學穩定性。而pcd和硬質合金在這方面就受到含有金屬成分粘結劑的影響。把cvd金剛石放進鹽酸里，什么都不會發生。但若把pcd金剛石放進去，酸會吃掉鈷金剛石工具粉末。這就意味著cvd金剛石能經受住某些材料在加工中生成酸的侵襲，例如酚醛樹脂、尿脘橡膠、降碳酸酯等。