金刚石切削刀具材料介绍及应用技术

  在现代刀具材料中，高速钢、硬质合金和陶瓷的主要硬质成分为碳化物、氮化物和氧化物。例如，高速钢是加入了W和Mo等合金成分的碳化铁；硬质合金主要是碳化物、氮化物和碳氮化物；陶瓷则是氧化物和氮化物。

  这些化合物的硬度最高达3000HV，加入黏结物质其总体硬度在2000HV以下。对于现代工程材料的加工，在某些情况下上述刀具材料的硬度已不敷使用，于是超硬刀具材料便应运而生。

  超硬材料的化学成分及其结构与其他刀具材料不同，因而具有高硬度。金刚石由碳元素转化而成，其晶体结构与立方氮化硼相似，其硬度大大高于前面所述的切削刀具材料。

   在几千年前，人类就已经发现和使用天然金刚石，而人造金刚石的制造和应用则在20世纪。在20世纪后期，人造金刚石超硬材料得到了飞跃的发展。

   人造金刚石通常在高温和高压（热压法）条件下形成，称为PCD。PCD人造金刚石的研究始于1940年，1954年美国正式宣告此种金刚石研制成功，1957年开始工业生产。到1961年，全世界人造金刚石产量为4000万克拉，当时天然金刚石年产量为4400万克拉。1963年，中国宣告PCD人造金刚石制造成功。1996年，中国人造金刚石产量达2.4亿克拉，出口6—8.5千万克拉。20世纪90年代末，中国年产量达5亿克拉，居全世界首位。近年，又以化学气相沉积法(CVD)制成人造金刚石。

   金刚石分为天然金刚石和人造金刚石。人造金刚石有PCD单晶粉，用于制作磨具；PCD单晶粒，可做刀具；PCD聚晶片及聚晶复合片，用于制作刀具及其他工具；CVD金刚石涂层及厚涂层，可用于制作刀具及其他工具，并可作为光学和电子高科技的原材料。