天然金刚石和人造金刚石介绍和区别及人造金刚石方法：金刚石工具

金刚石工具生产工艺流程引言金刚石是目前世界上最坚硬的材料之一，因其硬度高、耐磨、耐高温等特性，被广泛应用于机械加工、石材加工、石油开采、电子组件制造等领域。

金刚石工具是以金刚石为研磨颗粒的工业制品，其制作过程需要采用一系列的工艺流程，包括原料准备、金刚石颗粒的合成、模具制作、烧结、包覆、抛光等步骤。

本文将介绍金刚石工具的生产工艺流程，以期对相关领域的专业人士有所帮助。

一、原料准备1. 金刚石颗粒金刚石颗粒是金刚石工具的主要原料，其质量直接影响到工具的研磨效果和使用寿命。

金刚石颗粒主要来源于天然金刚石和合成金刚石两种。

天然金刚石是通过矿产开采获得的天然晶体，其产量较大，但价格较高。

合成金刚石是通过高温高压合成或化学气相沉积法合成的金刚石，其价格相对较低，但质量较天然金刚石要差一些。

在金刚石工具生产中，一般采用合成金刚石颗粒，其主要优点是价格低廉、可控性强、适用于大规模生产。

2. 结合剂金刚石颗粒在工具中的固定效果取决于结合剂的性能。

结合剂的主要作用是将金刚石颗粒粘结在金属基底上，从而形成金刚石磨料。

常用的结合剂有树脂、金属、陶瓷等，其选择要根据工具的使用环境、研磨材料等因素进行综合考虑。

3. 其他辅助材料除金刚石颗粒和结合剂外，金刚石工具的生产也需要一些辅助材料，如金属基底、填料、颜料等。

这些材料虽然在工具中的含量很少，但对工具的性能和品质也起着至关重要的作用。

二、金刚石颗粒的合成1. 高温高压合成法高温高压合成法是目前最常用的金刚石颗粒合成方法之一。

该方法是利用金刚石的稳定相变，通过将碳源和金属触媒置于高温高压条件下，使碳原子在金属触媒的作用下结晶成金刚石。

这种方法可以制备出尺寸均匀、形状良好、质量稳定的金刚石颗粒，但是成本较高。

2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用气相化学反应在基底表面沉积出金刚石颗粒的方法。

这种方法制备出的金刚石颗粒粒度均匀，形状良好，质量稳定，成本相对较低。

3. 氧化还原法氧化还原法是一种利用金属氧化物和还原剂相互作用的方法，制备出金刚石颗粒。

金刚石工具的用途金刚石工具在有色金属和耐磨材料的加工应用中，有杰出的适应性。

在工具材料中，金刚石是最硬的。

在合适的加工条件下，金刚石比高速钢、硬质合金、陶瓷以及聚晶立方氮化硼的使用寿命都长。

它也有不足之处，就是：一般不适用于黑色金属材料的加工。

但在高速大批量生产中，加工诸如铝和石墨等材料，金刚石往往是最有效的工具。

在使用金刚石工具时，用户可以有两种选择：一种是聚晶金刚石（PCD），另一种是较新的化学气相沉积（CVD）金刚石。

使用性能早经证明聚晶金刚石具有天然金刚石的硬度、强度和抗磨性，但没有天然金刚石对破损的敏感性。

它是在高温、高压下，由人造金刚石颗粒聚合而成。

在工艺过程中，形成聚晶的颗粒同时被整体粘接到一块硬质合金基体上，以提高机械强度和抗冲击性能。

依照GE公司超级磨料部的说法，PCD很适用于铝的高速切削，特别适于须达到良好表面粗糙主的场合，它在加工高耐磨性材料时，也表现出优异的性能。

通常，PCD推举用于切削高硅铝合金，也用于黄铜、紫铜、青铜以及碳化物的加工。

使用的工序包括车、镗、仿形、切槽、铣和孔加工等。

由于金刚石和铁之间化学作用，一般来说PCD不适用于加工黑色金属材料。

但是它能应付双金属材料的加工，包括铝和铸铁的组合在内。

例如：某汽车零件供应商在加工铝和铸铁双金属汽缸体时，使用直径305mm的刀夹式面铣刀，刀尖圆弧2.36mm，带修光刀，切削速度304.8m/min，进给0.10mm/齿，切深5mm，加工达5000个汽缸体后，刀片才需转位一次。

GE公司的应用规划经理认为PCD的应用，受到了大批量生产工业界，重要是汽车工业日益提高铝件加工速度的推动。

与此同时，汽车制造商为了减轻重量和降低费用，正在就采纳金属基体的复合材料进行评估，而这类材料都要用PCD来加工。

他说：“这类材料不能用硬质合金刀具加工。

”聚晶产品生产经理称，尽管PCD的进展成就已给人以非常深刻的印象，但GE公司超级磨料部仍持续不断地工作，以求进一步改善其抗磨性。

金刚石材料刀具简介可以制成切削刀具的金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。

1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。

硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。

这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。

天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。

可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。

如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。

用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。

表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。

天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。

热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。

温度再高就会碳化。

另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。

2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。

这种材料硬度略逊于天然金刚石。

其它性能都与天然金刚石不相上下。

由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。

随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。

由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。

作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。

3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。

一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。

根据金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。

而聚晶金刚石的厚度一般在0.5mm左右。

金刚石分类一、金刚石的定义和特性金刚石是一种由碳元素构成的矿物，具有非常高的硬度和优异的热导性能。

它的硬度是其他自然物质中最高的，是所有黏结物品的主要成分之一。

金刚石具有良好的光学性质和化学稳定性，因此在许多领域都有广泛的应用。

金刚石的特性主要有以下几个方面：1.硬度：金刚石是大自然中最硬的物质之一，其硬度达到摩氏硬度10级。

这使得金刚石成为加工和切割材料的理想选择。

2.热导性：金刚石具有极高的热导率，是目前已知矿物中最好的导热材料之一。

这使得金刚石在高温高压条件下能够快速散热，适用于一些高温工艺和散热部件。

3.光学性质：金刚石具有很高的折射率和散射能力，能够在光学器件中起到重要的作用。

例如，金刚石可以用于制造激光束衍射光栅和光学窗口。

二、金刚石的分类方法根据金刚石的不同特性和用途，可以将其分类为以下几种类型：1. 天然金刚石和人造金刚石天然金刚石是在地壳中形成的，经过数百万年的压力和温度作用下，碳元素形成了金刚石的晶体结构。

而人造金刚石是通过高温高压或化学气相沉积等方法在实验室中合成的。

两者在化学结构和性质上基本相同，但天然金刚石的稀有度和价值要高于人造金刚石。

2. 工业金刚石和宝石级金刚石根据金刚石的不同用途，可以将其分为工业金刚石和宝石级金刚石。

工业金刚石主要用于加工和切割工具，例如砂轮、锯片和钻头等。

宝石级金刚石则经过精细加工，用于制作珠宝首饰。

3. 黑色金刚石和彩色金刚石根据金刚石的颜色，可以将其分为黑色金刚石和彩色金刚石。

黑色金刚石由于含有杂质或断裂而呈现出黑色或深灰色，大多用于工业领域。

彩色金刚石则具有多种颜色，包括黄色、蓝色、绿色和粉红色等，通常用于珠宝首饰。

4. 单晶金刚石和多晶金刚石金刚石的晶体结构可以是单晶或多晶。

单晶金刚石由一个完整的晶体构成，具有更高的硬度和更好的光学性质，适用于一些高精度和光学器件。

多晶金刚石由多个晶体颗粒组合而成，其物理性质较差，主要用于工业加工和研磨。

人造金刚石概论范文导语：金刚石作为一种重要的宝石和工业材料，一直被人们所追捧和使用。

而近年来，随着科学技术的发展，人造金刚石的制造技术也日渐成熟，成为对天然金刚石的一种优秀替代品。

本篇文章将对人造金刚石的概论进行探讨。

1.人造金刚石的定义和特点2.人造金刚石的制造技术目前，人造金刚石的制造技术主要有高温高压合成、化学气相沉积和爆炸合成等方法。

（1）高温高压合成：这是最早也是最常用的一种人造金刚石制造方法。

通过将金属碳化物与金属固态混合物在高温高压条件下进行反应，形成人造金刚石。

（2）化学气相沉积：这一制造方法是通过将烃类气体与氢气混合，然后通过高温容器中的催化剂，使其在晶体表面沉积出人造金刚石。

（3）爆炸合成：这种方法是通过将石墨和金属固态混合物置于高压容器中，在爆炸的冲击波中形成人造金刚石。

3.人造金刚石的应用领域（1）切割工具：人造金刚石的硬度和耐磨性使其成为理想的切割工具材料。

它被广泛应用于切割石材、玻璃、陶瓷等。

（2）磨料：制造人造金刚石砂轮和砂纸可以用于对金属、玻璃等材料的磨削和抛光。

（3）热导材料：人造金刚石的高热导率使其成为散热器、热风机等热管理设备的重要组成部分。

（4）宝石：由于人造金刚石具有与天然金刚石相似的外观和光学特性，它被用作人造宝石。

4.人造金刚石的优缺点尽管人造金刚石具有广泛的应用前景，但它也有其优缺点。

优点：人造金刚石的硬度和耐磨性能比大多数其他材料都要好，因此在工业领域具有重要的应用价值。

缺点：与天然金刚石相比，人造金刚石的热导率较低，不适合作为高温材料使用；此外，制造成本较高也是人造金刚石的一个缺点。

5.人造金刚石的未来发展趋势随着科学技术的不断发展，人造金刚石的品质不断提高，成本不断降低。

可以预见，未来人造金刚石在工业领域的应用将更加广泛，捧为大宝工业变得更加繁荣。

结语：人造金刚石的出现，为工业和宝石市场带来了新的机遇和挑战。

未来，我们可以期待人造金刚石在更多领域的突破和创新。

金刚石分类及各国牌号对照
1.金刚石的分类
金刚石的分类有多种方法，但至今尚无统一规定的分类方法。

一般工业用金刚石多按用途分类。

金刚石分类按来源分为天然金刚石与人造金刚石。

天然金刚石中宝石级多用于制作工艺品，细碎的用于手工业。

人造金刚石用于工业。

按金刚石晶体类型分为单晶体与多晶体(聚品---分为生长型与烧结型)。

按晶体结构分为立方金刚石和六方金刚石。

立方金刚石为面心立方，属闪碎矿型结构。

六方金刚石的特征为密排六方，属纤维矿型结构。

2.人造金刚石品种、牌号
各国人造金刚石品种和牌号对照列于下表中。

国产金刚石和进口金刚石的比较金刚石作为切削工具的主要生产原料，在国内的需求量越来越大。

主要用于制作金刚石钻头、金刚石复合片、金刚石砂轮、金刚石绳锯等切削具。

伴随我国全国范围内的大开发，各类切削具的使用量大幅提高。

在国内的生产厂家也是越来越多，但是产品的品质确实参差不齐，主要是生产技术、生产原料和生产工艺的差别。

最关键的还是生产原料金刚石的选择。

1，国产金刚石由于市场前景优越，国内在近十年间新增大量的金刚石生产厂家。

受到竞争环境的影响，价格也是一直在下滑。

在品质方面，国内的金刚石不同厂家之间相差巨大。

由于生产设备为高温高压炉，并带有温度和操作控制系统，造价极高，一般一台设备成本在60万以上。

国内早先常用的金刚石顶液压机为2缸小空腔，随着技术的普及，现在国内顶尖的厂家也开始采用国际领先的六面顶液压机。

2，进口金刚石进口金刚石对国内的冲击很大，虽然金刚石的价格要高出很多，大概每克拉在0.9元左右。

但是销售情况依然很好，原因就是国产金刚石在品质上还是和国外的先进产品存在差异，比如金钻金刚石钻头使用的就是进口金刚石，保证了金刚石钻头的优质性能。

承压方面，国内的好的品级金刚石也就在10公斤左右，而国外的已经能够达到15公斤了，并且晶型为最好的8面体结构，国产的大量未12面体。

其实不论是国内还是国外，每个生产厂家的生产流程都差不多：都是从原材料（碳粉或碳片、触媒粉或触媒片，叶蜡石）处理、叶腊石和混合原料的压块、组装、烘焙；高温高压合（六面顶或两面顶压机）；粉碎、除碳；酸洗；选型；质检；分类入库。

但是国内生产的关键部件六面顶液压机和国外的比还是有很多不足之处，很难稳定定量的生产。

这都提醒着我们，科学技术才是第一生产力，只有着力提高我们的制造业水平才能改善产品的质量，才能和国际领先水平竞争。

人工合成金刚石的方法人工合成金刚石是一种人工制备的金刚石，通过一系列的化学和物理过程重新创造了自然界中存在的矿物。

金刚石是一种非常硬的材料，具有许多优异的物理特性，因此在工业领域有广泛的应用。

制备金刚石的方法有许多种，接下来我将详细介绍几种常用的人工合成金刚石的方法。

1.高温高压法高温高压法是最早且最常用的人工合成金刚石方法之一。

该方法是在高温（约1500℃）和高压（约5-7G P a）的环境下，将含有金刚石生成元素（如碳）的混合物放置在高压金刚石电池中，然后通过加热和施加高压来触发金刚石的生长。

高温高压法的主要原理是利用高温高压环境下的物质相变规律，使含碳原料中的碳发生转化，从而生成金刚石。

2.化学气相沉积法化学气相沉积法是另一种常用的人工合成金刚石的方法。

该方法通过在真空或轻微惰性气氛中，将含有金刚石生成气体的混合物（如甲烷和氢气）通过加热传送到底板上，通过化学反应使金刚石成核并生长。

化学气相沉积法的优点是可以在相对较低的温度和压力下制备金刚石，操作相对简单。

3.爆炸法爆炸法是一种较为特殊的人工合成金刚石的方法，它是通过在百万分之一秒的时间里产生极高的温度和压力来合成金刚石。

该方法通常使用硝酸铵和含碳原料（如石墨）作为混合物，在高温和压力下引爆混合物，从而产生极端的条件，促使金刚石的生成。

4.微波化学气相沉积法微波化学气相沉积法是近年来发展起来的一种人工合成金刚石的新方法。

该方法利用微波辐射加热金刚石生成混合物（如甲烷和氢气），使其在低温下发生化学反应生成金刚石。

相比于传统的化学气相沉积法，微波化学气相沉积法具有更高的效率和更低的能耗。

除了以上几种常用的方法外，还有其他一些方法也可以用于人工合成金刚石，如溶胶-凝胶法、火焰沉积法等。

这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景。

无论哪种方法，人工合成金刚石的关键是要提供适当的温度、压力和化学环境，以促进金刚石的生成。

此外，控制金刚石的形状和大小也是制备过程中需要考虑的因素。

金刚石钻头及其破碎岩石过程浅析摘要：金刚石又称钻石，是大自然最坚硬的宝石，也是迄今最坚硬的研磨切削材料。

长期以来，人们就利用金刚石特有的坚硬性来钻凿岩石或切割瓷器、玻璃等。

但金刚石以切削工具用于钻探工作，是近百年的事情。

作者根据多年使用金刚石钻头钻进的经验，对金刚石钻头及其在钻进过程中碎岩的情况进行简单介绍。

关键词：金刚石钻头；岩石；孔底；碎岩过程因为金刚石的坚硬性强，被广泛运用到地质钻探工艺中。

现在运用到钻探工艺中的金刚石主要有天然金刚石（“包步兹”、“刚果”、“巴拉斯”、“雅库特”）和人造金刚石（单晶、聚晶、复合片）。

1.金刚石钻头特性及种类1.1金刚石钻头的特性金刚石钻头根据材质不同，其特性也不同。

现分别对天然金刚石钻头和人造金刚石钻头的特性进行简单说明。

1.1.1天然金刚石钻头的特性天然金刚石钻头，其金刚石为结晶体碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定。

天然金刚石钻头硬度极高、有极大的抗静压强度、耐磨性强。

天然金刚石钻头的缺点：一是脆性较大，遇冲击出现脆裂；二是热稳定性差，高温下氧化并“石墨化”。

因此天然金刚石钻头在使用时尽量避免受到冲击，同时要及时冷却切削刃。

1.1.2人造金刚石钻头的特性人造金刚石钻头分为单晶、聚晶和复合片三种。

人造单晶金刚石钻头，金刚石呈单个晶体。

人造聚晶金刚石钻头，金刚石是由细小的金刚石微粒在黏结剂参与下烧结成较大颗粒的多晶金刚石。

人造复合片金刚石钻头，金刚石是由一薄层（0.2mm-0.5mm）金刚石多晶层和一较厚（2mm-3mm）的硬质合金层组成的圆柱状复合体。

这种镶焊符合片的钻头称为复合钻头。

总体来说，用于钻探的人造金刚石钻头，硬度极高，抗静压强度大，耐磨性强，散热比硬质合金快。

但是，在钻进过程中，容易受热损伤，其强度和耐磨性都会受到影响，因此在钻探过程中必须充分冷却，防治发生烧钻事故。

1.2金刚石钻头的种类根据金刚石的来源和镶焊工艺的不同以及碎岩特点，通常金刚石钻头和扩孔器可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体（包括复合片）金刚石钻头。

人造金刚石的制备方法宝子，今天咱来唠唠人造金刚石咋制备的。

咱先说一种常见的方法，高温高压法。

这就像是给原料来一场超级“热压大挑战”。

把石墨这种原料，还有触媒啥的，放在一个特制的装置里。

这个装置能制造出超级高的温度和压力呢。

高温能让原子们都活跃起来，就像小朋友们在游乐场里疯跑一样。

高压呢，就像有一双大手，把那些原子往一块儿挤。

在这种高温高压的环境下，石墨的原子结构就会发生变化，慢慢地就变成金刚石啦。

不过这个过程可不容易，温度和压力的控制得特别精准，就像厨师做菜放盐一样，多一点少一点都不行。

还有一种方法叫化学气相沉积法。

这个听起来就很“高大上”，其实也挺有趣的。

简单来说，就是让含碳的气体在一定的条件下分解。

就像把一个装满小零件的盒子晃一晃，小零件就散出来了。

这些分解出来的碳原子呢，会在基底上慢慢地沉积。

这个基底就像是一个小床，碳原子就像一个个小娃娃躺在上面。

然后它们就会一层一层地堆积起来，最后就形成了金刚石。

这个方法的好处是可以做出形状比较特别的金刚石，不像高温高压法做出来的形状比较单一。

人造金刚石的制备可是个很厉害的技术呢。

它在好多地方都能用得上。

比如说在工业上，金刚石硬度超级高，用来做切割工具，就像一把超级锋利的小刀，不管是切金属还是切石材，都特别厉害。

而且人造金刚石的出现，也让更多的人能用上这种超棒的材料。

以前天然金刚石可稀有了，贵得很。

现在有了人造的，就像把高高在上的公主拉到了人间，大家都能享受到金刚石带来的好处啦。

不过呢，制备人造金刚石还是有很多挑战的，科学家们还在不断地研究，想让这个过程更简单、成本更低、质量更好呢。

人造金刚石概论范文人造金刚石（synthetic diamond），又称合成金刚石，是一种人工合成的仿制自然金刚石的材料。

自从20世纪50年代以来，人造金刚石的制造技术不断发展，已经成为宝石、工具和各种高科技应用领域的重要材料。

本文将介绍人造金刚石的历史、制造方法、性质以及应用领域等方面的内容。

历史：人造金刚石的历史可以追溯到18世纪。

在1797年，英国化学家布伦克斯（James Hall）首次尝试用铁炉石（iron pyrite）来制造人造金刚石，但失败了。

到了19世纪30年代，瑞典科学家纳斯特伦（Akest Karzen）发现了碳电弧炉（carbon arc furnace）方法，成功制备了一小颗人造金刚石。

随后的几十年里，人造金刚石的制造技术得到了不断的改进与发展，特别是经过1954年科学家霍华德·特帕特（Howard Tracy Hall）发明的高压高温方法（High Pressure High Temperature, HPHT）的研究，人造金刚石的质量得到了极大的提高。

制造方法：高压高温法是一种常见而古老的制造方法，也是目前生产量最大的方法之一、该方法的原理是在高温下，利用金刚石在高压下稳定的特性，通过将钻石种子放入到石墨胆红素中，再施加高压和高温，使其在金刚石晶体的基底上生长。

该方法可以制造出大尺寸、高质量的人造金刚石。

化学气相沉积法是一种相对较新的制造方法，可以用来制造触顶堆垛金刚石（polycrystalline diamond, PCD）和厚膜金刚石（thick film diamond）等。

该方法通过在反应室内引入含有碳气体的化学气体，并在高温下使其解离成碳原子，进而在衬底上沉积成金刚石晶体。

该方法具有操作简便、可控性强等优点，可以制造出特殊形状和组织结构的人造金刚石。

性质：人造金刚石与天然金刚石在结构上基本一致，都是由完全结晶的碳构成。

因此，人造金刚石具有许多与天然金刚石相似的性质，如硬度高、热导率好等。

人造金刚石是什么人造金刚石生产工艺人造金刚石是什么人造金刚石生产工艺1、定义钻石，是珠宝中的贵族，它通明剔透，散发着清冷高贵的光辉，颇有“出淤泥而不染”的气质。

钻石亦被称为金刚石，因为它是自然界最坚硬无比的物质，摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。

它的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。

虽然人类可以生产出人造金刚石，但质量大小还远远不及天然金刚石。

人造金刚石2、应用人造金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝，在工业中也大有可为。

它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。

人造金刚石1、制造树脂结合剂磨具或研磨用等2、制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等3、制造一般地层地质钻探钻头、半导体及非金属材料切割加工工具等4、制造硬地层地质钻头、修正工具及非金属硬脆性材料加工工具等5、树脂、陶瓷结合剂磨具或研磨等6、金属结合剂磨具、电镀制品。

钻探工具或研磨等7、剧切、钻探及修正工具等3、发展历史18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。

一个世纪以后，石墨——碳的另一种单质形式被发现了，人们便尝试模拟自然过程，让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。

为了缩短反应时间，需要2000℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。

人造金刚石1955年，美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备，得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体，从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河，他们的年产量在20吨左右；不久，杜邦公司发明了爆炸法，利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了几毫米大小的人造金刚石。

全面金刚石工具基础1.1金刚石的成份：早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载，然而，在其后的1600多年中，人们始终不知道金刚石的成分是什么。

直到18世纪的70至90年代，才有法国化学家拉瓦锡(1743~1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验，结果发现得到的是二氧化碳气体。

证明了组成金刚石的材料是碳。

1.2金刚石和石墨的区别石墨和金刚石都属于碳单质，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体. 所不同的是物理结构特征。

二者的化学式都是c ,石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。

金刚石原子间是立体的正四面体结构，呈金字塔形结构。

正是这种致密的结构，使得金刚石具有最大的硬度。

换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。

1.3金刚石的硬度金刚石的硬度一般用莫氏硬度来表示，其硬度值为10 。

显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。

依照莫氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级；如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

1.4工业金刚石金刚石由其生成方式分为天然金刚石和人工合成金刚石，用于金刚石工具制作的一般是人工合成金刚石。

也称作工业金刚石。

其密度为 3.52g/cm3, 其质量单位一般情况用“克拉”表示，1克拉=0.2克。

人造金刚石的粒度(颗粒大小)一般用“目”表示。

人造金刚石常见粒度为25/30、30/40、40/45、45/50、50/60、60/70… …2、粉料金刚石工具的原材料，除金刚石之外，其它主要为粉末，这些粉末可以是金属、非金属，也可以是合金、化合物。

金刚石工具采用的粉末，不仅仅对化学成分有一定的要求，而且对粉末颗粒的大小、形状、松装比重、压制性、烧结性等也有不同的要求,这取决于金刚石工具的用途、品种、生产工艺等因素。

(a) 铜粉：电解法制取，颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。

金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。

尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。

可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。

PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。

PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。

因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。

③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。

CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。

⑵金刚石刀具的性能特点：①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。

金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。

金刚石刀具材料的品种分类金刚石刀具材料分为单晶金刚石（有天然和人造两种，天然单晶金刚石价格昂贵，被人造单晶金刚石替代）、人造聚晶金刚石（PCD）和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片（PCD/CC）以及CVD金刚石。

单晶金刚石单晶金刚石用作切削刀具必需是大颗粒的（质量大於0.1g，最小径长不得小於3mm），重要用于表面粗糙度、几何形状精度和尺寸精度有较高要求的精密和超精密加工应用领域。

天然单晶金刚石是金刚石中最耐磨的材料。

它本身质地细密，经过精细研磨，切削刃的刃口钝圆半径可小到0.008～0.005m。

但天然单晶金刚石较脆，其结晶各向异性，不同晶面或同一晶面不同方向的晶体硬度均有差异，在进行刃磨和使用时必需选择合适的方向。

由於使用条件苛刻，加上天然单晶金刚石资源有限，价格非常昂贵，所以生产上大多采纳PCD、PCD/CC和CVD金刚石刀具。

天然单晶金刚石重要用於某些有色金属的超精紧密削加工或黄金首饰的生产中。

人工合成单晶金刚石的尺寸、形状和性能都具有良好的一致性,目前由于高温高压技术日趋成熟，能够制备肯定尺寸的人工合成单晶金刚石，尤其在加工高耐磨的层状木板时，其性能要优于PCD金刚石，不会引起刃口过早钝化。

人造聚晶金刚石（PCD）和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片（PCD/CC）PCD是在高温（约1800℃）、高压（5～6MPa）下，利用钴等金属结合剂将很多金刚石单晶粉聚晶成多晶体材料，其硬度虽稍低于单晶金刚石，但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合，属各向同性，用作切削刀具时可以任意取向刃磨，无需像天然金刚石那样必需选用最佳的解理面作为前刀面。

在切削时，切削刃对意外损坏很不敏感，抗磨损本领也较强，可长时间保持锋利的切削刃，加工时可采纳很高的切削速度和较大的背吃刀量（吃深），使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具10～500倍，而且由於PCD中金属结合剂具有导电性，使得PCD便于切割成形，且原材料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几非常之一至十几分之一，已成为传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。