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CVD單晶鑽石刀具

2014 年 03 月 07 日 by Willy Chen

CVD單晶鑽石刀具

鑽石在任何大批量材料中具有最高的硬度和導熱係數,並且以其卓越的光學特性,電學性能,化學以及抗磨損性能,使得鑽石成為在科學和工業領域中最廣受歡迎的材料。

米勒指數的標號系統

平面和取向是由叫做米勒指數的標號系統表示。鑽石的許多屬性都是依賴于取向。鑽石的硬度和拉伸強度變化在不同的方向上都有所差異。它還有一個完美的八面體裂解面,沿裂解面可以容易地分割並留下一個光滑的表面。鑽石定向偏差是由於不同取向的原子之間的結合強度的差異。

鑽石科學的4種類型

鑽石科學的分為4種類型,類型ⅠA,類型ⅠB,類型ⅡA,類型ⅡB,由雜質的數量級別和類型來區分,並以原子尺度的方式測量。而Ⅱa型鑽石具有最高的純度,它們是最接近理想完美晶體。因此,Ⅱa型鑽石無疑是實驗室培育出最好的鑽石近似乎天然鑽石一樣。市場上現有的大多數鑽石是HTHP鑽石(高溫高壓)和聚晶鑽石(PCD)。HTHP鑽石屬於類型ⅠB,它是暗黃色高濃度的氮雜質,主要用於工業磨料,表面修整和其他一些機械部件。

CVDD與天然鑽石機械性能:

性能 天然鑽石 CVD單晶鑽石
硬度(kgf/mm2) >8000 >8000
密度(g/cm3) 3.52 3.52
楊氏模量(GPa) >1200 >1000
斷裂性(J/M) 10 25
摩擦係數(相對於鋼) 0.1 0.1
熱導率(W/cm·K) 25 >20
磨耗比 (111方向) >40×104 >30×104
電阻率(Ω·cm) 不導電 1014~1016
化學惰性 常溫下不溶於所有酸和鹼 常溫下不溶於所有酸和鹼

CVDD與PCD刀具比較:

CVDD刀具刀刃強度高,具有接近于單晶金剛石刀具的抗衝擊性能,能製作具有各種尺寸的刀具; CVDD刀具耐磨性好,耐用度比硬質合金高100 倍以上;用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細研磨拋光至Ra0.05 µm以下,工件表面可達到鏡面;熱導率5~10W/cm•K在幹切過程中,可將刀尖的熱量及時擴散,減少對工件表面損傷,降低刀具使用溫度以及提高刀具壽命。

性能 PCD CVD單晶鑽石
材質結構 含Co粘結劑 純鑽石
耐磨性 隨金剛石顆粒大小而變 高於PCD2~10倍
韌性(抗衝擊性) 較好 略差
耐溫性 低於500℃ 高於700℃
熱導率 熱導率低 熱導率高
化學穩定性
適用性 濕切-不適於加工有機複合材料 精加、半精加、連續切削 濕切、乾切-適於加工有機複合材料粗加工、精加工

資料來源:網路彙整

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