1. 純度高
   PCD 材料中所含的Co使其具有較強(qiáng)的抗碎裂和抗斷裂性能，但Co的存在降低了PCD的硬度，且在高溫條件下將加快金剛石向石墨轉(zhuǎn)化和氧化。CVD金剛石為純金剛石，不含任何添加復(fù)合材料，因此具有比PCD更高的硬度、熱導(dǎo)率、致密性、刃口鋒利性、耐磨性、耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、非導(dǎo)電性以及更低的摩擦系數(shù)。
   金剛石顆粒的大小是決定PCD材料性能的重要因素，粗粒PCD刀具耐磨性較好，但切削刃較粗糙；細(xì)粒PCD刀具刃口鋒利，易加工出良好的零件表面紋理，但耐磨性稍差。CVD金剛石因不含結(jié)合相，屬連續(xù)性材料，其性能幾乎不受內(nèi)部金剛石晶粒大小的影響。
2. 各向同性
   CVD金剛石與PCD材料一樣為多晶材料，其內(nèi)部晶粒不具有方向性，因此在制作切削刀具時(shí)可任意取向，不受晶體特性影響，這是與天然單晶金剛石的不同之處。
3. 可制作較大面積的膜層材料
   CVD金剛石通常沉積在硬質(zhì)合金或陶瓷基片上，由于采用低壓沉積工藝，因而容易生成較大面積(f100mm以上)的金剛石膜，使CVD金剛石在尺寸及形狀方面具有更大的應(yīng)用靈活性。

3 切削試驗(yàn)條件

1. 設(shè)備
   試驗(yàn)用機(jī)床為J1-MA2AK460×860型車床。采用J19型萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量刀具后刀面磨損帶寬度。
2. 試件
   據(jù)國(guó)外資料介紹，目前50%以上的PCD刀具用于切削硅鋁合金。硅鋁合金(特別是Si含量>12%的高硅鋁合金)組織中含有大量顆粒粗大、硬度高的初晶Si，切削加工時(shí)，它們像砂輪磨粒一樣高速作用于刀具上，可使刀具迅速磨損，用普通材料刀具很難加工。因此，PCD刀具、CVD金剛石刀具目前主要用于該類材料及硬質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化軟基非金屬材料(如碳纖維增強(qiáng)塑料、各種耐磨纖維板等)的切削加工。由于PCD刀具、CVD金剛石刀具工作壽命較長(zhǎng)，采用硅鋁合金或增強(qiáng)塑料進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)耗時(shí)過(guò)多，為此我們?cè)囍屏薃l₂O₃微粉填充聚乙烯醇縮醛樹脂材料作為專用試驗(yàn)材料。切削加工中，該材料中Al₂O₃微粉的研磨、鑿削和摩擦作用類似硅鋁合金及增強(qiáng)塑料，且Al₂O₃含量較高，可縮短試驗(yàn)周期，能較好地模擬硅鋁合金等材料的切削加工。
   
   圖1
   
   圖2
   
   
   試件尺寸：外圓f255mm，內(nèi)孔f155mm。
3. 刀具
   
   本試驗(yàn)選用三種進(jìn)口PCD刀具(編號(hào)為A、B、C)、二種國(guó)產(chǎn)PCD刀具(編號(hào)為D、E)和一種硬質(zhì)合金刀具(編號(hào)為F)與CVD金剛石厚膜刀具進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)用刀具均由本中心超硬材料刀具室制作。刀具幾何角度均為：g＝0°，a=6°，K_r=75°，K_r'=15°，刀尖圓弧半徑r=0.3～0.35mm。
4. 切削參數(shù)
   • 工件轉(zhuǎn)速：n＝240r/min
   • 橫向走刀速度：f=0.205mm/r
   • 切削深度：t＝0.1mm
   • 切削方式：干式端面切削

4.切削試驗(yàn)結(jié)果及分析

1. CVD金剛石刀具與進(jìn)口PCD刀具的耐磨性對(duì)比
   圖1 所示為CVD金剛石刀具與三種進(jìn)口PCD刀具的磨損曲線對(duì)比。由圖可知，CVD金剛石刀具磨損最小，在切削過(guò)程的前5分鐘內(nèi)幾乎測(cè)不到磨損現(xiàn)象。如以后刀面磨損帶寬度VB=0.15mm為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，則CVD金剛石刀具的工作壽命為某國(guó)外著名品牌PCD刀具的一倍多，是極理想的高耐磨性刀具。雖然CVD金剛石刀具耐磨性較高，但從圖中可看出其磨損曲線的波動(dòng)性較進(jìn)口PCD刀具大，表明其后刀面磨損不穩(wěn)定。用顯微鏡觀察，可發(fā)現(xiàn)CVD金剛石刀具出現(xiàn)了較多崩刃現(xiàn)象，這是由CVD金剛石刀具的材料特性所決定的，由于CVD金剛石中不含金屬結(jié)合相，因而脆性較大，因此，CVD金剛石刀具更適合用于連續(xù)切削。為彌補(bǔ) CVD金剛石刀具斷裂韌性的不足，采用的切削速度通常應(yīng)高于PCD刀具。
2. CVD金剛石刀具與國(guó)產(chǎn)PCD刀具的耐磨性對(duì)比
   圖2 所示為CVD金剛石刀具與二種國(guó)產(chǎn)PCD刀具和硬質(zhì)合金刀具的磨損曲線對(duì)比。由圖可見(jiàn)，CVD金剛石刀具的耐磨性顯著優(yōu)于國(guó)產(chǎn)PCD刀具及硬質(zhì)合金刀具。此外，PCD刀具的初期快速磨損較明顯，而CVD金剛石刀具則無(wú)此傾向，這是由于PCD材料由金剛石與結(jié)合相組成，結(jié)合相的存在使刀具難以刃磨出非常鋒利的刃口；而CVD金剛石屬連續(xù)性材料，易于刃磨出鋒利的刀具切削刃。
3. 刀具材料的耐磨性對(duì)比
   由試驗(yàn)結(jié)果可知，CVD金剛石厚膜刀具較各種PCD刀具具有更高的耐磨性。為了定量分析各種刀具的相對(duì)耐磨性，以刀具后刀面磨損帶寬度VB=0.182mm 為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算結(jié)果列于下表。從表中可看出，CVD金剛石在耐磨性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

1. CVD金剛石厚膜刀具的耐磨性明顯優(yōu)于PCD刀具。在本試驗(yàn)條件下，CVD金剛石厚膜刀具的耐磨性為某國(guó)外著名品牌PCD刀具的1.18倍，為國(guó)產(chǎn)PCD刀具的4倍，為WC刀具的236倍。
2. CVD金剛石厚膜刀具切削刃口鋒利，幾乎不存在初期快速磨損，可用于超精密切削。但CVD金剛石厚膜刀具在切削過(guò)程中崩刃較多，磨損曲線波動(dòng)較大，因此比較適合用于連續(xù)切削。