3.金刚石薄膜 金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVD)法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、X光检测窗口等,应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究,并已列入国家“863计划”,现已能制备出80mm、厚2mm的金刚石薄膜,并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。有人预计,金刚石薄膜将是21世纪金刚石工业的主要材料,各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。
三、超硬材料制品在机械加工中的应用
1.金刚石制品的应用 金刚石磨料及其制品主要用于加工非铁族金属的各种难加工材料,如石材、玻璃、水泥制品、耐火材料、陶瓷、木材以及硬质合金、硅铁合金等。我国金刚石磨料及其制品在各领域的应用比例见图3。
图3 我国金刚石制品在各领域的应用比例
金刚石制品在机械加工领域的应用量只占10%,主要用于车削加工和磨削加工。金刚石刀具有车刀、铣刀、镗刀等品种,80%以上用于汽车和摩托车行业,其它则用于家用电器、燃气、普通机械等领域。
(1)金刚石刀具
金刚石刀具在汽车和摩托车行业中主要用于加工发动机活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱、化油器等。由于这些部件材料含硅量较高(10%以上),并且大多采用流水线方式大批量生产,对刀具的使用寿命要求较高,硬质合金刀具难以胜任,而金刚石刀具的耐用度是硬质合金刀具的10~50倍,可保证零件的尺寸稳定性,并可大大提高切削速度、加工效率和工件的表面质量。表2、表3分别为金刚石镗刀和金刚石铣刀与硬质合金刀具的实际应用效果比较。