金剛石刀具的應用

用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了解有關金剛石涂層刀具的以下幾點常識：

(1)CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區(qū)別

　　非晶金剛石(也稱為類金剛石碳——譯注)涂層是采用PVD工藝沉積的一種碳膜。它既具有一部分金剛石的SP3鍵，又具有一部分碳的SP2鍵；其成膜硬度很高，但又低于金剛石膜的硬度；其厚度也比我們通常沉積的金剛石膜要薄一些。加工石墨時，非晶金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質合金刀具的2-3倍。與之相比，CVD金剛石則是采用CVD工藝沉積的純金剛石涂層，加工石墨時的刀具壽命是硬質合金刀具的12-20倍，從而可減少換刀次數，提高加工的可靠性和精度一致性。

(2)不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

　　金剛石由碳原子構成。某些材料受熱時，會從金剛石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。鐵就是此類材料之一。用金剛石刀具加工鐵族材料時，摩擦產生的熱量會使金剛石中的碳原子擴散到鐵中，從而造成金剛石涂層因化學磨損而提前失效。

(3)金剛石刀具的限制

　　重磨和(或)重涂層的金剛石涂層刀具質量難以保證由于刀具表面生成的涂層為純金剛石，因此用金剛石磨輪對刀具進行重磨需要耗費很長時間。此外，為使金剛石生長而采用的刀具。制備工藝會改變刀具表面的化學特性，由于涂層時要求對這種化學特性進行非常精確的控制，因此刀具重新涂層的效果難以得到保證。

(4)金剛石涂層刀具的壽命各不相同

　　與任何其他刀具一樣，金剛石涂層刀具的壽命也各不相同，主要取決于被切削材料、選用的進給率和切削速度，以及工件的幾何形狀等。一般來說，加工石墨的金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質合金刀具的10-20 倍，在某些情況下甚至可能更長。這樣，就能用一把刀具完成幾乎任何加工任務，無需因刀具磨損而換刀，避免了加工中斷和重新校準，從而有可能實現無人值守加工。在復合材料的加工中，也完全可能獲得較長的刀具壽命。　　據報道，在加工高密度玻璃纖維、碳纖維和Gl0-FR4等難加工復合材料時，金剛石涂層刀具的壽命可高達未涂層硬質合金刀具的70倍。

(5)金剛石刀具存在的問題

　　金剛石涂層的剝落可以預防涂層剝落是金剛石涂層刀具的一個嚴重問題，也是一個常見問題(尤其在加工碳纖維之類材料時)，會導致刀具壽命難以預測。上世紀90年代后期，界面化學特性被確定為是影響金剛石涂層粘附性能的重要因素。通過選擇兼容性好的硬質合金化學特性、采用適當的預處理技術和合理的沉積反應條件，就有可能減輕或消除金剛石涂層的剝落，穩(wěn)定地實現平穩(wěn)的磨損模式。在顯微鏡下觀察正常磨損的金剛石涂層刀具，可以發(fā)現，金剛石被穩(wěn)定磨損直至硬質合金基體，而沒有發(fā)生崩刃或剝落。