人工単結晶ダイヤモンドは1950年代以降徐々に開発されました。黒鉛を原料として触媒を加え、高温・超高圧を加えて合成されます。人工多結晶ダイヤモンド（PCD）は、Co、Niなどの金属結合剤を使用してダイヤモンド粉末を重合させることによって形成される多結晶材料です。人工多結晶ダイヤモンドは、従来の粉末のいくつかの方法と手段を活用した特殊なタイプの粉末冶金製品です。製造方法における冶金学。
焼結工程中、添加剤の添加により、PCD結晶間にCo、Mo、W、WC、Niを主成分とする結合架橋が形成され、この結合架橋によって形成された強固な骨格にダイヤモンドが強固に埋め込まれます。メタルバインダーの役割は、ダイヤモンドをしっかりと保持し、その切断効率を最大限に発揮することです。さらに、粒子がさまざまな方向に自由に分布しているため、亀裂が粒子から粒子へと伝播しにくくなり、PCD の強度と靱性が大幅に向上します。
今回は、その特徴を簡単にまとめてみました。PCDインサート.
1. 超高硬度と耐摩耗性: 本質的に比類のない材料の硬度は最大 10000HV で、耐摩耗性は超硬インサートのほぼ 100 倍です。
2. 異方性単結晶ダイヤモンド結晶と被加工材との硬度、耐摩耗性、微小強度、研削の困難さ、摩擦係数は結晶面や結晶方位によって大きく異なります。したがって、単結晶ダイヤモンド工具を設計・製造する際には、結晶方位を正確に選択する必要があり、ダイヤモンド原料の結晶配向を行う必要があります。PCD 切削工具の前面および背面の切削面の選択は、単結晶 PCD 旋盤工具を設計する際の重要な問題です。
3. 低い摩擦係数：一部の非鉄金属材料を加工する場合、ダイヤモンドインサートは他のインサートに比べて摩擦係数が低く、超硬の約半分で、通常は約0.2です。
4. PCD の刃先は非常に鋭利で、刃先の鈍半径は一般に 0.1 ～ 0.5um に達します。天然単結晶ダイヤモンド工具は0.002～0.005umの範囲で使用可能です。したがって、天然ダイヤモンド工具は極薄切削や超精密加工が可能です。
5. 熱膨張率の低いダイヤモンドは超硬合金よりも熱膨張率が小さく、ハイスの約1/10です。したがって、ダイヤモンド切削工具は大きな熱変形を生じません。つまり、切削熱による工具サイズの変化が最小限に抑えられます。これは、高い寸法精度が要求される精密加工や超精密加工において特に重要です。
ダイヤモンド切削工具の応用
PCDインサート主に非鉄金属および非鉄金属材料の高速切断/穴あけ/フライス加工に使用され、ガラス繊維やセラミック材料などのさまざまな耐摩耗性非金属材料の加工に適しています。各種非鉄金属：アルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム等、各種非鉄金属の仕上げ加工。
短所: 熱安定性が低い。切削工具の中で最も高い硬度を持ちますが、その限界は700℃以下です。切削温度が700℃を超えると本来の超高硬度が失われます。このため、ダイヤモンド工具は鉄金属の加工には適していません。ダイヤモンドの化学的安定性が低いため、ダイヤモンド内の炭素元素は高温で鉄原子と相互作用し、グラファイト構造に変換され、工具の損傷が大幅に増加します。
投稿日時: 2023 年 5 月 17 日