光明金刚石(图)、金属 金刚石工具、绵竹金刚石工具

选择金刚石刀具的常识

金刚石刀具常识

用户在选择和使用金刚石涂层刀具之前，必须了解有关金刚石涂层刀具的以下几点常识：

(1)CVD金刚石涂层与非晶金刚石涂层的区别

非晶金刚石(也称为类金刚石碳——译注)涂层是采用PVD工艺沉积的一种碳膜。它既具有一部分金刚石的SP3键，又具有一部分碳的SP2键；其成膜硬度很高，但又低于金刚石膜的硬度；其厚度也比我们通常沉积的金刚石膜要薄一些。加工石墨时，非晶金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的2-3倍。与之相比，CVD金刚石则是采用CVD工艺沉积的纯金刚石涂层，加工石墨时的刀具寿命是硬质合金刀具的12-20倍，从而可减少换刀次数，提高加工的可靠性和精度一致性。

(2)不能用金刚石刀具加工淬硬钢

金刚石由碳原子构成。某些材料受热时，会从金刚石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。铁就是此类材料之一。用金刚石刀具加工铁族材料时，摩擦产生的热量会使金刚石中的碳原子扩散到铁中，从而造成金刚石涂层因化学磨损而提前失效。

(3)金刚石刀具的限制

重磨和(或)重涂层的金刚石涂层刀具质量难以保证由于刀具表面生成的涂层为纯金刚石，因此用金刚石磨轮对刀具进行重磨需要耗费很长时间。此外，为使金刚石生长而采用的刀具。制备工艺会改变刀具表面的化学特性，由于涂层时要求对这种化学特性进行非常精确的控制，因此刀具重新涂层的效果难以得到保证。

电镀金刚石圆锯片在切割石材的过程中，会受到离心力、锯切力、锯切热等交变载荷的作用。

由于力效应和温度效应而引起金刚石圆锯片的磨破损。

力效应：在锯切过程中，锯片要受到轴向力和切向力的作用。由于在圆周方向和径向存在力的作用，使得锯片在轴向呈波浪状，在径向呈碟状。这两种变形都会造成岩石切面不平直、石材浪费多、锯切时噪音大、振动加剧，造成金刚石结块早期破损、锯片寿命降低。

温度效应：传统理论认为：温度对锯片过程的影响主要表现在两个方面：一是导致结块中的金刚石石墨化；二是造成金刚石与胎体的热应力而导致金刚石颗粒过早脱落。新研究表明：切割过程中产生的热量主要传入结块。弧区温度不高，一般在40～120℃之间。而磨粒磨削点温度却较高，一般在250～700℃之间。而冷却液只降低弧区的平均温度，对磨粒温度却影响较小。这样的温度不致使石墨炭化，却会使磨粒与工件之间摩擦性能发生变化，并使金刚石与添加剂之间发生热应力，而导致金刚石失效机理发生根本性变化。研究表明，温度效应是使锯片破损的大影响因素。

      金刚石表面金属化问题在上世纪70年代就引起了国内外金刚石工具制造界的高度重视。不少人致力于在烧结过程中实现金刚石表面金属化的研究，在胎体材料中添加或在金刚石表面预粘上强碳化物金属粉末（这种金刚石在未加热前，并未与镀层发生化学反应，只能属于金刚石包衣），以期望它们在烧结过程中实现对金刚石的化学键结合。尽管文献已论证了一些金属例如钨（未被氧化）在较低温度下（800℃左右）就能在金刚石表面形成WC层，但从实现金刚石表面预金属化所用的工艺来看，需在真空条件下、 600℃以上加热1小时才能得到理想的结合力。以目前常用的孕镶金刚石切削工具的烧结条件来看，在非真空或低真空中不超过900℃加热5分钟左右，是不大可能使金刚石表面生成金属化层的。因为无论活性金属原子（Ti、V、Cr等）向金刚石表面富集还是界面反应达到结合剂与金刚石冶金结合都是原子扩散过程，根据热压所用温度及这样短的时间内，这个过程是极不充分的。在固相烧结条件下（有时有少量低强度低熔点的金属或合金液相），胎体对金刚石的化学键结或冶金结合力是十分弱的或根本不会形成。

　　金刚石表面预金属化并非终目的，而仅是期望与胎体金属实现化学冶金结合的措施之一。镀覆后的金刚石在烧结成锯（钻）齿后，其折断面上暴露出的金刚石均失去了镀层，而脱落了金刚石的残留坑表面十分光滑，这种现象似乎说明了金刚石与胎体还未能达到化学包镶的水平。因而即使实现了金刚石的表面预金属化，传统的固相粉末冶金烧结法也不可能实现金刚石与胎体材料间的牢固结合。