金刚石切削工具学习笔记分享

作者：woodykiss发布时间：2024-09-21

CVD钻石-合成单晶钻石之一

金刚石具有极高的硬度和耐磨性、较低的摩擦系数、较高的弹性模量、较高的热导率、较低的热膨胀系数、与有色金属的亲和力较小等优点，是目前最硬的工具材料，主要分为单晶金刚石和聚晶金刚石两大类。单晶金刚石又分为天然单晶金刚石（简称：ND）和人造单晶金刚石，人造单晶金刚石又分为CVD单晶金刚石和HPHT（高压高温）金刚石。聚晶金刚石又分为聚晶金刚石（PCD）和化学气相沉积（CVD）两种。金刚石工具种类繁多，性能差异显著，不同类型的金刚石工具的结构、制备方法、应用领域等都有很大差异。

聚晶金刚石（PCD）

聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond，简称PCD)是20世纪70年代以来国际上开始研究使用的新型超硬材料，它是在高温1400℃、高压6GPa下烧结形成的。

聚晶金刚石刀具已成为现代切削加工中不可缺少的必要手段。这主要体现在以下几个方面:

(1) 高速切削、高稳定性加工

(2) 超精密镜面加工

(3) 干式切削、清洁化加工

HPHT金刚石板

HPHT 金刚石呈立方八面体形状，有 14 个生长方向。HPHT 金刚石一般较为昂贵。HPHT 工艺需要大量能源和精密设备。

CVD单晶金刚石板

CVD 金刚石的形状为立方体，只有一个生长方向。CVD 工艺成本更低，更容易扩展。CVD 钻石通常更实惠。

CVD金刚石刀具生产流程

1.CVD金刚石板材切割

一般来说，聚晶金刚石由于具有导电性能，可以进行激光切割和电火花切割。而CVD金刚石和HPHT金刚石由于不导电，只能进行激光切割。莫瑞超硬提供精密激光切割机，用于切割PCD金刚石、CVD金刚石板和MCD金刚石板。激光切割金刚石的优点是精度高、无接触、适用性广、热影响小、自动化程度高。问题是金刚石激光切割机的价格是线切割机床价格的3到4倍。

电火花线切割

激光切割

2.CVD金刚石刀具的钎焊

焊接方法主要有激光焊、真空扩散焊、真空钎焊、高频感应钎焊等，目前高频感应加热钎焊PCD刀片焊接应用广泛，投资少，成本低。

CVD单晶金刚石与一般金属及其合金的界面能很高，以致一般的低熔点合金不能润湿金刚石，其可焊性极差。目前CVD金刚石工具的焊接工艺主要采用活性金属化法，焊料为含铁的银铜合金，不加助焊剂，在惰性保护气体或真空中焊接。采用高频感应加热，加热温度为850°全磨削解决方案。

真空钎焊CVD金刚石工具

高频钎焊

3.CVD金刚石刀具的研磨

针对单晶金刚石刀具的性能特点及加工后的质量要求，摩尔超硬研发部门对金刚石晶形及品位进行严格筛选和控制，改进配方，调整生产工艺，进行多次磨削实验，研发出高性能的粗磨、半精磨、精磨、超精磨陶瓷结合剂及金属结合剂金刚石砂轮，稳定保证磨削刃口质量。专业解决单晶刀磨削效率高、保持性好、不崩刃、刃磨质量稳定、保证刀尖圆弧精度、寿命更长、更耐用的磨削难题。