金剛石涂層刀具選用常識

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）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。

有報道稱，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）金剛石涂層容易剝落

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。