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金刚石刀具的制造方法

　　目前金刚石的主要加工方法有以下四种：薄膜涂层刀具、厚膜金刚石焊接刀具、金刚石烧结体刀具和单晶金刚石刀具。

　　2.1 薄膜涂层刀具

　　薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法（CVD）沉积金刚石薄膜制成的刀具。

　　由于Si3N4系陶瓷、WC-Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系与金刚石接近，制膜时产生的热应力小，因此可作为刀体的基体材料。WC-Co系硬质合金中，粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度，在沉积前需进行预处理以消除Co的影响（一般通过酸腐蚀去Co）。

　　化学气相沉积法是采用一定的方法把含有C源的气体，在极低的气体压强下，使碳原子在一定区域沉积下来，碳原子在凝聚、沉积过程中形成金刚石相。目前用于沉积金刚石的CVD法主要包括：微波、热灯丝、直流电弧喷射法等。

　　金刚石薄膜的优点是可应用于各种几何形状复杂的刀具，如带有切屑的刀片、端铣刀、铰刀及钻头；可以用来切削许多非金属材料，切削时切削力小、变形小、工作平稳、磨损慢、工件不易变形，合金木工锯片，适用于工件材质好、公差小的精加工。主要缺点是金刚石薄膜与基体的粘接力较差，金刚石薄膜刀具不具有重磨性。

金刚石锯片是我们在工业活动中经常使用的加工设备，为了让大家更加了解金刚石锯片的加工工作，接下来我们将从金刚石锯片对难加工有色金属材料的加工、金刚石锯片对难加工非金属材料的加工以及金刚石锯片的超精密加工进行介绍。

（1）难加工有色金属材料的加工。加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时，材料易粘附刀具，加工困难。利用金刚石摩擦系数低、与有色金属亲和力小的特点，金刚石刀具可有效防止金属与刀具发生粘结。此外，由于金刚石弹性模量大，切削时刃部变形小，对所切削的有色金属挤压变形小，可使切削过程在小变形下完成，从而可以提高加工表面质量。

（2）难加工非金属材料的加工。加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料，如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时，材料的硬质点使刀具磨损严重，用硬质合金刀具难以加工，而金刚石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工。

（3）超精密加工。随着现代集成技术的问世，机加工向方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高，能切下极薄的切屑，切屑容易流出，与其它物质的亲和力小，不易产生积屑瘤，发热量小，导热率高，可以避免热量对刀刃和工件的影响，因此刀刃不易钝化，切削变形小，可以获得较高质量的表面。

金刚石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锯片的磨捐损。

力效应：在锯切过程中，金刚石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，使得金刚石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、金刚石锯片寿命降低。

温度效应：传统理论认为：温度对金刚石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奕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弯化。研究表明，温度效应是使金刚石锯片破损的影响因素。