PCD刀具的类型  

1、天然金刚石NaturalDiamond(ND)；  

2、人造聚晶金刚石ArtificialPolvcrystallineDiamond(PCD)；  

3、人造聚晶金刚石复合片PolycrystallineDiamondCompact(PDC)；化学气相沉积涂层金刚石刀具ChemicalVaporDepositionDiamondCoatedTools(CVD)。  

4、沉积厚度达100&micro；m的无衬底纯金刚石厚膜ThickDiamondFilm(TDF)；  

5、在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30&micro；m的金刚石薄膜涂层CoatedThinDiamondFilm(CD)。  

天然钻石(ND)刀具  

为天然金刚石拉蔓峰谱，具有以下特征：  

(1)1332尖锋处显示存在金刚石。  

(2)波型幅度(FWHM)为4.1cm-1  

显示为纯金刚石。ND是目前已知矿物中***硬的物质，主要用于制备刀具车刀。天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～0.002&micro；m。其中天然单晶金刚石(SingleCrystallineDiamond，SCD)刀具切削刃部位经高倍放大1500倍仍然观察到刀刃光滑。SCD车削铝制活塞时Ra可达到4&micro；m，而在同样切削条件下用PCD刀具加工时的表面粗糙时的Ra为15～50&micro；m。故采用SCD刀具配合精密车床进行精密和超精密加工，可获得镜面表面。  

聚晶金刚石(PCD)刀具  

PCD是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料，又称烧结金刚石。聚晶金刚石刀具整体烧结成铣刀，用于铣削加工，PCD晶粒呈无序排列状态，属各向同性，硬度均匀，石墨化温度为550℃。刀具具有高硬度、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数。刀刃非常锋利等特点。  

人造聚晶金刚石复合片(PCD)刀具  

为提高PCD刀片的韧性和可焊性，常将PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片(PCD)。即在硬质合金基底其表面压制一层0.5～1mm厚的PCD烧结而成。复合刀片的抗弯强度与硬质合金基本一致，硬度接近PCD，故可以替代PCD使用。PCD及人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具的刃口锋利性和加工的工件表面质量低于ND。同时其可加工性很差，磨削比小，难以根据刀头的几何形状任意成形。目前利用人造聚晶金刚石复合片只能制备车刀，至今还不能制造带断屑槽的可转位刀片和复杂三维曲面几何形状的铣刀。  

CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具  

金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金刚石厚膜一次焊接至基体(通常为K类硬质合金)上，形成复合片，然后抛光复合片，二次焊接至刀体上，刃磨成需要的形状和刃口。为CVD金刚石厚膜(金刚石膜厚度达30&micro；m)，具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。由于金刚石焊接过程工艺复杂，CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具尚未大批量应用。  

金刚石涂层刀具  

金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金)或陶瓷等基体上沉积一层1～25&micro；m金刚石薄膜，无解理面各向同性。如图3(b)。薄膜涂层刀具硬度达9800～10000HV。热导率高，室温下导热系数高达2000W•m-1•K-1，而硬质合金刀具导热系数仅为80～100m-1•K-1。CVD方法金刚石可以涂层到任何复杂形状的刀具上，这是聚晶金刚石无法拥有的***显著的优势。  

PCD刀具的应用  

天然钻石刀具目前主要用于紫铜及铜合金和金、银、铑等贵重有色金属，以及特殊零件的超精密镜面加工，如录相机磁盘、光学平面镜、多面镜和二次曲面镜等。但其结晶各向异性，刀具价格昂贵。PCD的性能取决于金刚石晶粒及钴的含量，刀具寿命为硬质合金(WC基体)刀具的10～500倍。主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。切削加工时切削速度、进给速度和切削深度加工条件取决于工件材料以及硬度。人造聚晶金刚石复合片(PDC)性能和应用接近PCD刀具，主要用在有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料(塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等)、复合材料等切削加工，逐渐替代硬质合金刀具。由于金刚石颗粒问有部分残余粘结金属和石墨，其中粘结金属以聚结态或呈叶脉状分布会减低刀具耐磨性和寿命。此外存在溶媒金属残留量，溶媒金属与金刚石表面直接接触。降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐热温度，故刀具切削性能不够稳定。金刚石厚膜刀具制备过程复杂，因金刚石与低熔点金属及其合金之间具有很高的界面能。金刚石很难被一般的低熔点焊料合金所浸润。可焊性极差，难以制作复杂几何形状刀具，故TDF焊接刀具不能应用在高速铣削中。金刚石涂层刀具可以应用于高速加工，原因是除了金刚石涂层刀具具有优良的机械性能外，金刚石涂层工艺能够制备任意复杂形状铣刀，用于高速加工如铝钛合金航空材料和难加工非金属材料如石墨电极等。