单晶钻石高光刀具——可以实现镜面高光效果的刀具

  单晶钻石高光刀具有天然和人造两种，天然单晶金刚石数量少，价格昂贵，主要用于光学行业如眼镜、光学镜头、数码电子光学配件、汽车光学系统、航天特殊飞行眼镜等，以及某些有色金属的超精密切削加工中。人造单晶金刚石具备与天然单晶金刚石相同的结构而且有与之相媲美的性能，同时成本相对天然金刚石低廉，具有广泛的工业应用和商业前景，主要用于有色金属的超精密切削、亚克力领域以及要求高光效果的机加工中。

  （1）天然金刚石（ND）：

  天然金刚石约98%属于Ia型氮[N]（~2500ppm）天然金刚石的形成大部份是在至少25亿年的岩石中产生，而且大约在140~200公里的地底下形成，在这个深度下的强大压力(每平方基叶150万磅）和极高温度（约2800℃)造成稀有的碳

  原子紧密的聚集在一起，而形成的晶体结构。

  经过火山爆发，强烈的能量猛烈推挤含有金刚石的古老岩石，然后迅速的被岩浆或熔解的石头带到地面。由于金刚石拥有高硬度、高耐磨耗与高热传导系数，因此很早就被应用在切削工具之上，近年来科技进步，对加工质量与被加工物误差的要求，钻石的特性更被广泛的应用在光学元件的加工。

  （2）人造（高温高压合成）单晶金刚石：

  属于Ib型单结晶合成金刚石之一，氮[N]多为分散或固溶状态存在于晶体内部，人造单晶金刚石顾名思义是由人工合成的，在一个无氧且高温(1000°C以上)高压的环境里合成出来的，由于拥有和金刚石相当的高硬度、高耐磨耗与高热传导系数。

  由于和金刚石同属于单结晶体，无晶界的性质可以制造出非常锋利的刀刃质量，是其他材料无法达到的境界，长久以来被应用在制作超精密加工的金刚石刀具，抛光工具和耐磨耗元件。

  人造单晶金刚石目前最大尺寸可达8mm。

  （3）人造（CVD合成）单晶金刚石：

  属于IIa型金刚石型单结晶合成金刚石之一，氮[N]<1 ppm，[B] < 0.05 ppm ，CVD合成单晶金刚石的制程环境是在氢碳之混合气的腔体中，利用化学气相沉积法(CVD)来合成出来。

  这是一种超高技术所合成出来的高质量单晶金刚石，可做到完全无色透明，几乎没有任何杂质，拥有更高的耐磨耗和更好热传导系数，更能够使被加工物拥有更高质量的加工表面，同时如果在生长过程中有选择性的通入掺杂气体，便可以制备出多种有色金刚石。

  单晶金刚石刀具的性能优势：

  （1）单晶金刚石刀具具有极高的硬度（10000HV），从而获得良好的耐磨性；

  （2）单晶金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，切削时不宜粘刀和产生积屑瘤，可进行超薄切削和超精密加工；

  （3）摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力；

  （4）刃口在800倍No ** rski（尼康）显微镜下观察无缺陷，加工有色金属时表面粗糙度可达Rz0.1～0.05μm， 被加工工件的形状精度控制50nm以下；

  （5）采用精选的单晶金刚石刀具颗粒，一致性好，使用寿命是硬质合金刀具的100倍，甚至几百倍。

  单晶金刚石刀具适合加工材料：

  （1）金，银；

  （2）铜，铜合金；

  （3）铝，铝合金；

  （4）铍合金；

  （5）无氧铜(OFC) ；

  （6）无电解镍；

  （7）石墨、玻璃、塑料、陶瓷，未烧结硬质合金；

  （8）各种纤维和颗粒加强复合材料、橡胶和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、MDF等复合材料)。

  单晶金刚石刀具应用领域：

  （1）光学行业：如光学透镜，（非）球面透镜，光学玻璃，光学模仁，反射镜等；

  （2）印刷行业：辊筒模具；

  （3）汽车行业：夜间行驶光学系统，投影灯，铝合金轮毂等；

  （4）3C行业：手机外圆镜面/按键镜面/电筒外圆镜面，计算机硬盘基片等；

  （5）电子电器：如计算机硬盘基片等；

  （6）国防工业/航空航天：如导弹的导航陀螺等；

  （7）新材料：如陶瓷，工程塑料等；

  （8）珠宝首饰；

  （9）医疗器械：如隐形眼镜，加速器电子枪等；

  金刚石刀具将会在切削领域发挥更大的作用

  金刚石材料刀具具有极高的硬度和耐磨性，能有效地加工铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料等。金刚石俗称“金刚钻儿”，也就是我们常说的钻石。天然金刚石矿藏都是史前就已经形成的，且无生长规律可循。“人造金刚石主要应用于军工业和航空航天业。因为它耐高温、高压，宇航员的头盔膜、航空飞船的隔热板、高铁的轨枕等都需要它。人造金刚石还广泛应用于先进制造业和现代加工业，从牙科的修牙镶牙刀、整容医院的磨骨刀，到汽车的轴承、电子元件都用得到它。而人造金刚石镶嵌的大型波纹片，可用来切割巨大的石料和公路水泥，在地质勘探和石油开采中也发挥了重要的作用。