cvd金刚石涂层刀具

涂层金刚石刀具综述

1 引言

随着汽车、航空和航天等工业的发展，有色金属及合金、纤维增强塑料、纤维增强金属以及石墨、陶瓷等新型先进材料越来越多的应用到这些工业产品中，这对机械加工提出了高效率，高精度等要求，普通刀具已经不能满足需求，而迫切需要一种耐磨性更高、能稳定实现高精、高效、寿命更长的超硬刀具。金刚石涂层刀具因其具有十分接近天然金刚石的硬度和耐磨性、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，成为加工难加工材料的理想刀具。

化学气相沉积（CVD）金刚石问世于20世纪80年代初[1]，1987年美国的Crystallume公司率先在CZ硬质合金刀片上沉积金刚石涂层。1995年瑞士的Sandvik公司与美国的Balzers AG公司合作建立了一条金刚石涂层生产线。1997年日本的刀具公司在北京展出了他们的金刚石涂层刀具。目前，国外已有金刚石涂层的丝锥、钻头、绞刀、立铣刀及可转位刀片等产品出售[2]，很多公司推出了自己的金刚石涂层产品，并且一些产品已进入了商品化阶段，如美国的Norton公司、SP3公司，欧洲的Balzers公司、Cemen Cone公司、Sandivik公司、美国诺顿公司等。图1.1为国外生产的金刚石涂层

工艺?

装备 文章编号:100320794(2003)0520050202

单晶金刚石刀具的加工

李　智,马　勇

(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024)

摘要:主要介绍了单晶金刚石刀具原料的选择、晶体的定向、加工步骤和方法,以及加工过

程中需要注意的一些问题,分析了单晶金刚石刀具研磨的机理。最后提出了一些关于加工单晶金

刚石刀具的新想法。

关键词:单晶金刚石;晶体定向;磨削率中图号:TG 711文献标识码:A 　　金刚石作为一种超硬材料,用在精密或超精密

加工的刀具上。尤其单晶金刚石由于它的特殊性,使得它在超精密加工中具有不可替代的地位,但目前加工单晶金刚石刀具仍然是一项很难进行的工作。1　单晶金刚石刀具的选料与定向

制作单晶金刚石刀具第1步工作就是选料,根据不同的加工条件、方法,选择合适的原材料不仅可以保证刀具的质量,而且可以避免浪费金刚石原材料而增加加工成本。一般刀具用金刚石原材料要求晶体完整、无裂痕,晶体表面应该尽量平整,最小直径一般应不小于4mm ,重量为0.7～3ct

。

由于刀具的要求,或金刚石形状所决定,有时候需要将金刚石原石分割。金刚石具有平行(111)完全解理,金刚石中的碳原子与碳原子之间是以较大力量的共价键结合在一起的。但是在金刚石结

1999年第33卷№6

21

单晶金刚石刀具的设计与应用

中国科技大学(合肥230026)　张竞敏　黄松筠

摘　要:介绍了单晶金刚石刀具的特点及用途,讨论了金刚石刀具的设计原则及几种常用刀具的设计方案,提出了金刚石刀具的使用及维护方法。

关键词:单晶金刚石刀具　设计　应用

DesignandApplicationofSingleAbstract:diamondcuttersareintroduced.Thedesignprinci2plesandarediscussed.Theusingandmaintainingmethodsofdiamondcuttersarepresented.

Keywords:single-crystaldiamondcutter　design　application

　　金刚石是单一碳原子的结晶体,其晶体结构属原子密度最高的等轴面心立方晶系。金刚石晶体中碳原子间的连接键为sp3杂化共价键,具有极强的结合力、稳定性和方向性。金刚石独特的晶体结构使其具有自然界最高的硬度、刚性、折射率和导热系数,以及极高的抗磨损性、抗腐蚀性及化学稳定性。

单晶金刚石的优良特性可以满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求,是理想的精密切削刀具材料。金刚

金刚石切削刀具刃磨技术研究进展

作者：王其元

学院：机电工程学院

班级：机械1310班

学号：0801130109

指导老师：吴旺青

完成日期：2019年1月

中南大学

Central South University

摘要：本文主要简述金刚石刀具的材料特性，机加工优势以及金刚石刀具目前的刃磨方法和未来的发展方向与技术。

1 引言

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。

2015年5月19日，国务院正式印发《中国制造2025》。到２０２５年，我国制造业的主要行业和战略性新兴产业的产品质量标准应接近或达到国际先进水平，涉及民生产品的安全、健康、环保、反欺诈指标达到法律法规和强制性标准要求。[1]而在制造行业中，机加工切削魔削制造成了高质量高精密制造的基础与代表，而能不能加工出高精度，高效率，满足公差等级与质量标准的机加工零件，不仅需要先进的主机设备，则更需要一把寿命长，质量优良的刀具才能完成，金刚石刀具具有高硬度与耐磨性，可用于很多韧性高的有色金属加工

金刚石锯片制备流程

作者：湖北银天锯业

金刚石锯片制备流程

金刚石锯片的制备流程 1.金刚石锯片基体去油 2.金刚石锯片焊接工艺 3.金刚石锯片焊接强度检测 4.金刚石锯片水平度检测 5.金刚石锯片抛光打磨 6.金刚石锯片开刃 7.金刚石锯片喷漆处理 8.金刚石锯片成型 9.金刚石锯片激光打标

金刚石锯片制备流程

金刚石锯片的制备流程 10.金刚石锯片塑封 11.金刚石锯片打包 12.金刚石锯片包装后形态 13.金刚石锯片装车发货 14.金刚石锯片发货出厂

金刚石刀具加工有机玻璃的机理及其设备研究

同济大学机械工程学院

硕士学位论文

金刚石刀具加工有机玻璃的机理及其设备研究

姓名：孙海波

申请学位级别：硕士

专业：机械制造及其自动化

指导教师：王野平

20080301

金刚石刀具加工有机玻璃的机理及其设备研究

摘要

摘要

本文对单晶金刚石刀具切削有机玻璃的机理和规律进行分析，通过实验得出其切削机理。对单品金刚石刀具加工有机玻璃进行力学分析，为数值模拟提供理论基础。分析影响有机玻璃加工表面质量的因素，并提出提高表面质量的方法。以ＤＥＦＯＲＭ软件为平台，在切削理论指导下进行二维Ｊ下交切削仿真，通过模拟计算，获得精确而生动的整个切削模拟过程，应力、应变和温度分布情况，得到比较正确的应力、应变和温度分布规律，为几何参数和切削参数优化提供了有效支持。基于切削过程的数值模拟，对刀具不同的几何角度和不同切削参数进行有限元分析和计算，实现了不同切削条件下的切削过程的系列仿真，分析仿真结果，选取合理的优化标准，设计出较合理的刀具几何参数和切削参数。关键词：单晶金刚石刀具有机玻璃有限元仿真几何参数切削参数优化

金刚石刀具加工有机玻璃的机理及其设备研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｍｅｃｈ

前言

1.金刚石的性质和用途。

金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。图1为金刚石的空间晶格的一个晶胞。与其他材料相比，金刚石具有最大的原子密度（176 atoms/nm3），最大可能的单位原子共价键数目（4），极强的原子键合能（）。这使得金刚石具有许多极限性质：最高硬度，最高热导率，最高传声速度，最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N型半导体。

图1 立方金刚石的晶胞空间结构示意图

人造金刚石的应用领域十分广泛，几乎涉及国计民生的各个领域，小到家庭装修，大到微电子及航空航天等高技术领域。金刚石的推广应用在光学玻璃冷加工、地质钻探、陶瓷、汽车零件等机械加工，金属拉丝等方面引起了个革命性的工艺改革。表1列出了金刚石的一些极限性能和用途。

表1 金刚石的一些极限性能和用途

性能应用

2．人造金刚石合成的历史

由于金刚石的优越性质，长期以来它一直成为人们感兴趣的研究对象。早在

1772年，法国化学家Antoine L. Lavoisier发现金刚石燃烧的产物是CO

，1792

2

年，S. Tennan发现金刚石是碳的一种结晶形态。从

类金刚石涂层拓展汽车零部件使用寿命

类金刚石涂层拓展汽车零部件使用寿命①

来源：盖世汽车网 发布时间：2010-11-15

图1：DIARC技术股份有限公司的类金刚石涂层可广泛用于从金属到塑料等多种材料

图2：金刚石分子结构示意图

类金刚石涂层拓展汽车零部件使用寿命

图3：类金刚石涂层/镀膜DLC显微外观

类金刚石涂层/镀膜DLC（Diomand-Like Coating）技术新领域的开拓者之一、DIARC技术股份有限公司声称：尽管类金刚石涂层并非意味着永久免于磨损，但对于机械寿命和工作效率而言，却有着可观的贡献。

DIARC技术股份有限公司最新一代DLC生产系统结合高精确度加工模具，能够使四面体无定形碳ta-C（Tetrahedral Amorphous Carbon）形成类金刚石结构涂层，大批生产后可面向汽车发动机、液压系统以及传动系统等汽车零部件的应用。 最常见的碳元素单质存在形态有三种：石墨、金刚石和无定形碳。石墨为层型结构，层中每个碳原子以sp2杂化轨道与三个相邻的碳原子形成三个等距离的σ共价键，与层平行方向上具有完整的解离性，材料质地软而润滑；金刚石为四面体分布结构，碳原子以sp3杂化轨道形成四面体的键，每个四面体与相邻四面体紧密结合成庞大的分

CVD金刚石膜生长与扫描电子显微镜观察

Growth and scanning electron microscope observations of

CVD diamond films

物理学院

物理系 00004037

贾宏博 2003-02-26

1

实验目的

同组：00004038 孙笑晨

1.1 了解低压化学气相沉积（CVD）金刚石膜的基本原理与方法并用HF-CVD装置制备金刚石膜。

1.2 熟悉扫描电子显微镜的使用并掌握扫描电镜照相技术 2

实验原理

2.1 CVD金刚石膜发展历史、现状及应用前景简介

金刚石优异的电、光、热、声、机械等性能及其高化学稳定性的特点，引起人们广泛的兴趣。由于天然金刚石十分昂贵，它的工业应用成为人们可望而不可及的梦想。50年代初，美国通用电气公司成功发明了高温高压人工合成金刚石的技术。尽管合成的金刚石是小颗粒状的，但在制备人造金刚石工具，开发其在机械工业中的应用起了很大作用。 1962年，W. G. Eversole等首先发明了低压CVD方法制备金刚石膜。[1] 但是生长速率很慢（~1 nm/h）且必须使用金刚石砂作衬底，因此实用价值不大。1982年，日本人Matsumoto等取得了技术上的突破性进

宽禁带半导体金刚石

电子科技2004年第7期（总第178期）

宽禁带半导体金刚石

李发宁，张鹤鸣，戴显英，朱国良，吕 懿

（西安电子科技大学微电子所， 陕西 西安 710071）

摘 要 较详细地叙述了当前国内外正处在研究热潮中的金刚石半导体的优越性质、发展状况及其应用和潜在的应用前景。同时分析和比较了金刚石薄膜的各种制备方法，可以看出微波等离子体化学汽相沉积法是较好的制备金刚石薄膜的生长技术，并且分析了该技术的特点和优势。该法在保持适当氩气氛和施加衬底负偏压下还可进一步提高金刚石膜的生长速率和质量。对于金刚石异质（在硅衬底上）成核的基本机理也进行了分析。最后，阐述了研究金刚石半导体薄膜目前需要解决的关键问题及其发展方向。

关键词 宽禁带；金刚石；MPCVD；大功率 中图分类图 TN304.1+8

1 引 言

目前，作为宽禁带半导体材料,金刚石、GaN和SiC都是国内外近年来研究的热点,但是金刚石表现出比GaN和SiC更优越的半导体性能。金刚石禁带宽，热导率高，击穿电场强，很适于制造高温、高压、大功率和强辐射条件下工作的半导体器件和电路。并且它从紫外到远红外很宽的波长范围内具有很高的光谱透射性能，是大功率红外激光器和探测器的理想材料。同时它又具有