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2020-08-12
金剛石刀具存在的問題
金剛石涂層的剝落可以預(yù)防涂層剝落是金剛石涂層刀具的一個嚴(yán)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(dǎo)致刀具壽命難以預(yù)測。上世紀(jì)90年代后期，界面化學(xué)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(zhì)合金化學(xué)特性、采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)和合理的沉積反應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)，金剛石被穩(wěn)定磨損直至硬質(zhì)合金基體，而沒有發(fā)生崩刃或剝落。切割片、磨片：樹脂切割片和打磨片是固結(jié)磨具中用量很大的一類，在很多的產(chǎn)品手冊和網(wǎng)上分類中，都單獨列出來作為大類出現(xiàn)。
孕鑲式工具中金剛石的利用率較低
大部分孕鑲式工具中金剛石的利用率較低，大量昂貴的金剛石在工作中脫落流失于廢屑之中。林增棟等利用金剛石表面金屬化技術(shù)來賦予金剛石表面許多新的特性，如優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、熱穩(wěn)性好，改善其原有的理化性能，提高其對金屬或合金溶液的浸潤性等。
早在新石器時代，人類就已經(jīng)開始應(yīng)用天然的磨石來加工石刀、石斧、骨器、角器和牙器等工具了；規(guī)程規(guī)定“砂輪應(yīng)在有效期內(nèi)使用，樹脂和橡膠結(jié)合劑砂輪存貯一年后必須經(jīng)回轉(zhuǎn)試驗，合格者方可使用”。1872年，美國出現(xiàn)了用天然磨料與粘土相結(jié)合燒成的陶瓷砂輪；1900年前后，人造磨料問世，采用人造磨料制造的各種磨具相繼產(chǎn)生，為磨削和磨床的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。此后，天然磨具在磨具中所占比例逐漸減少。
不能用金剛石刀具加工淬硬鋼：
金剛石由碳原子構(gòu)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(chǎn)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(xué)磨損而提前失效。
磨具在使用過程中，當(dāng)磨粒磨鈍時，由于磨粒自身部分碎裂或結(jié)合劑斷裂，磨粒從磨具上局部或完全脫落，而磨具工作面上的磨料不斷出現(xiàn)新的切削刃口，或不斷露出新的鋒利磨粒，使磨具在一定時間內(nèi)能保持切削性能。
金剛石的成核機理
在研究金剛石的成核機理等基礎(chǔ)理論方面是較為完善的一種。盡管合成速度較慢約為1~2um/h，但沉積的金剛石薄膜質(zhì)量高，與基體結(jié)合好。
近發(fā)展的等離子體輔助熱絲CVD法(EACVD)，不僅獲得遠(yuǎn)比一般熱絲CVD法更高的沉積速度(10—20um/h)，而且金剛石膜的質(zhì)量得到顯著提高。
先將真空室抽成真空，再將熱絲加熱到1800℃~2400℃的高溫，通往含碳?xì)庠春虷2，氣體通過熱絲時被分解成原子H，CH3，C2H2等基團，這些活性基團在800℃~1100℃的基體上反應(yīng)形成金剛石晶核，再生長成金剛石膜。其中絲的材質(zhì)、溫度、絲與基體間的距離、氣體種類比例、基體溫度等對金剛石形核和生長都影響。3）碳化鉻基硬質(zhì)合金砂輪：以Cr3C2為基，以Ni或Ni—W等作粘結(jié)劑而組成的硬質(zhì)合金砂輪，通常用來作耐磨耐腐蝕零件，近幾年還大量用于裝飾品部件如表鏈等。
