華菱超硬解讀單晶金剛石刀具的種類及應(yīng)用

        單晶金剛石刀具是目前超精密加工領(lǐng)域的主要切削刀具，其切削刀具一般質(zhì)量大于0.1g，最小徑長不小于2mm，可實(shí)現(xiàn)鏡面加工，可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度，切削出來的效果非常光亮，是公認(rèn)的、理想的超精密加工刀具。 

    單晶金剛石有天然和人造兩種，天然單晶金剛石數(shù)量少，價(jià)格昂貴，主要用于某些有色金屬的超精密切削加工或黃金首飾的生產(chǎn)中。

    為了緩解大量的工業(yè)需求，科學(xué)家尋找人工的方法合成金剛石。人造單晶金剛石具備與天然單晶金剛石相同的結(jié)構(gòu)而且有與之相媲美的性能，同時(shí)成本相對(duì)天然金剛石低廉，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用和商業(yè)前景。
1、天然金剛石 
    天然金剛石約98%屬于Ia型氮[N]（~2500ppm）天然金剛石的形成大部份是在至少25億年的巖石中產(chǎn)生，而且大約在140~200公里的地底下形成，在這個(gè)深度下的強(qiáng)大壓力(每平方基葉150萬磅）和極高溫度（約2800℃)造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起，而形成的晶體結(jié)構(gòu)。
    經(jīng)過火山爆發(fā)，強(qiáng)烈的能量猛烈推擠含有金剛石的古老巖石，然后迅速的被巖漿或熔解的石頭帶到地面。由于金剛石擁有高硬度、高耐磨耗與高熱傳導(dǎo)系數(shù)，因此很早就被應(yīng)用在切削工具之上，近年來科技進(jìn)步，對(duì)加工質(zhì)量與被加工物誤差的要求，鉆石的特性更被廣泛的應(yīng)用在光學(xué)元件的加工。

2、人造單晶金剛石
    屬于Ib型單結(jié)晶合成金剛石之一，氮[N]多為分散或固溶狀態(tài)存在于晶體內(nèi)部，人造單晶金剛石顧名思義是由人工合成的，在一個(gè)無氧且高溫(1000°C以上)高壓的環(huán)境里合成出來的，由于擁有和金剛石相當(dāng)?shù)母哂捕取⒏吣湍ズ呐c高熱傳導(dǎo)系數(shù)。
    由于和金剛石同屬于單結(jié)晶體，無晶界的性質(zhì)可以制造出非常鋒利的刀刃質(zhì)量，是其他材料無法達(dá)到的境界，長久以來被應(yīng)用在制作超精密加工的金剛石刀具，拋光工具和耐磨耗元件。

3、CVD單晶金剛石
    屬于IIa型金剛石型單結(jié)晶合成金剛石之一，氮[N]<1 ppm，[B] < 0.05 ppm ，CVD合成單晶金剛石的制程環(huán)境是在氫碳之混合氣的腔體中，利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)來合成出來。
    這是一種超高技術(shù)所合成出來的高質(zhì)量單晶金剛石，可做到完全無色透明，幾乎沒有任何雜質(zhì)，擁有更高的耐磨耗和更好熱傳導(dǎo)系數(shù)，更能夠使被加工物擁有更高質(zhì)量的加工表面，同時(shí)如果在生長過程中有選擇性的通入摻雜氣體，便可以制備出多種有色金剛石。

4、單晶金剛石刀具的應(yīng)用
（1）按應(yīng)用材料劃分：
    金，銀；銅，銅合金；鋁，鋁合金；鈹合金；無氧銅(OFC) ；無電解鎳；石墨、玻璃、塑料、陶瓷，未燒結(jié)硬質(zhì)合金；各種纖維和顆粒加強(qiáng)復(fù)合材料、橡膠和各種耐磨木材(尤其是實(shí)心木和膠合板、MDF等復(fù)合材料)；氟化鎂，硫化鋅、硅、鍺等紅外光線材料及PMMA（有機(jī)玻璃），PC（聚碳酸酯）、PET（滌綸）等高分子材料。

（2）按應(yīng)用行業(yè)劃分： 
    光學(xué)行業(yè)：如光學(xué)透鏡，（非）球面透鏡，光學(xué)玻璃，光學(xué)模仁，反射鏡等；
    印刷行業(yè)：輥筒模具； 
    汽車行業(yè)：夜間行駛光學(xué)系統(tǒng)，投影燈，鋁合金輪轂等；
    3C行業(yè)：手機(jī)外圓鏡面/按鍵鏡面/電筒外圓鏡面，計(jì)算機(jī)硬盤基片等； 
    電子電器：如計(jì)算機(jī)硬盤基片等；
    國防工業(yè)：如導(dǎo)彈的導(dǎo)航陀螺等；
    建筑建材：如陶瓷，玻璃，工程塑料等；
    珠寶首飾；
    精密元件配件：如陀螺儀，半導(dǎo)體 制造設(shè)備配件等；
    醫(yī)療器械：如隱形眼鏡，加速器電子槍等；
    航空航天：如火箭的導(dǎo)航陀螺等。