钻石

“钻石恒久远，一颗永流传”这是在上个世纪的40年代，供应商戴比尔斯公司的广告语，英文是“adiamondisforever”。这句话恐怕是整个20世纪的营销神话。最初，钻石可不是人人都能享有，代表的是权贵，英王的权杖之上，就有一颗重达多克拉的钻石“非洲之星”，而从戴比尔斯的广告语开始，钻石便搭上了忠贞不渝的爱情。

中国和钻石渊源竟然要从老大哥前苏联说起。最开始中国没有想过，做什么人造钻石的，而是一心攻坚人造金刚石。年起，中国各地根据一五规划兴建砂轮厂，而砂轮厂核心原料就是金刚石，但由于地缘政治因素无法进口，属于卡脖子重大问题，关乎中国工业生死。年人造金刚石生产技术研发就摆在郑州三磨所的头上，在中国金刚石领军人物：王光祖先生的带领下，经过日以继夜的攻坚，仅用三年时间，中国就成功研制出第一颗人造金刚石，成为继美、苏等国后第五个掌握这项技术的国家。为了保证全套生产设备和技术自研资产，郑州三磨所联合济南锻造锻压研究所联合攻关，年六面顶压力机完成自研自产。这台机器一直服役到年，生产金刚石约万克拉，这台机器是同期国外两面顶压机效率20倍，被人称为“功勋压机”。中国成为世界超硬材料中心大门打开了。年9月，该机被列入我国机械制造业工业文化遗产，这是一台机器的最高荣誉。但这和消费领域钻石有什么关联呢？其实世界第一个合成钻石诞生在瑞典ASEA电气公司，其后美国通用技术公司根据其研究成果研发出金刚石。年俄罗斯成果合成出无色合成钻石，只是价格高和成色差。年5月俄罗斯NEMDIAMONDTECHNOLOGY公司用六面顶压机生产出了合成钻石，成为了HPHT技术生产合成钻石成熟的标志。而他们使用的核心机器“六面顶压机”，就是中国的产品。随着材料工业及精密机械工业的发展，精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多，超硬刀具材料的应用日益广泛。如果说机床是工业之母的话，那刀具是机床核心零部件，对产品性能起到直接作用。因为是直接接触加工件，对产品的性能起到直接作用，并且也是降低加工成本的重要手段，属于不可缺少的关键配套产品。

我国是全球最大人造金刚石生产国，掌握高温高压工业级金刚石定价权。年，中国超硬材料行业总产值达50亿元，中国金刚石产量亿克拉，我国人造金刚石产量占世界总产量的90%以上，总体上目前我国超硬材料的产品质量技术已达世界先进水平。

年机床刀具在替代进口并增加出口方面进步明显。根据中国机床工具工业协会数据：年中国刀具进口金额为.3亿元，出口金额达.2亿元，中国刀具产品出口迅猛增加。中国企业不断技术改革和自主创新，涌现出诸如北京沃尔德、郑州钻石精密、富耐克、威海威硬、中天超硬等为代表的国内优秀厂商，未来将与瑞典山特维克、美国肯纳金属、德国玛帕、日本住友、日本三菱、日本京瓷等国际一流企业在全球市场开展竞争，进一步提高国产超硬刀具的市场容量。

超硬材料刀具：金刚石工具

单晶金刚石刀具

单晶金刚石刀具是目前超精密加工有色金属的主要切削刀具，可实现镜面加工，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度。切削出来的效果是非常光亮的，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

特点：a.硬度高、耐磨性好b.使用寿命是硬质合金刀具的倍，甚至几百倍c.摩擦系数低：金刚石刀具与有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。d.切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，能进行超薄切削和超精密加工。

应用：金刚石刀具官方应用于在高速下有色金属（如金银铂）及非金属材料进行精细切削，激光反射镜、天文望远镜、光学仪器等零件加工。

聚晶金刚石（PCD）

PCD刀具是采用超硬材料PCD（聚晶金刚石）与刀具基体通过特殊工艺制成的刀具。主要用于加工耐磨的有色金属及其合金和非金属材料。

特点：a.硬度高、抗压强度高、耐磨性。b.与硬质合金刀具相比，能在很长的切削过程中保持锋利和切削效率，使用寿命远远高于硬质合金刀具。

应用：PCD铣刀、镗刀等数控刀具正大量应用于高强度、高硬度硅铝合金零部件自动生产线上，如用于汽车和摩托车发动机铝合金活塞的裙部、气缸体、变压器等，因为这些零件材料含硅量较高，硬质合金刀具难以胜任，而PCD刀具寿命远远高于硬质合金刀具，是硬质合金刀具寿命的几十倍甚至几百倍，并且可大大提高切削速度、加工效率和工件的加工质量。

目前聚晶金刚石（PCD）刀具已经广泛应用于有色金属加工、汽车、摩托车、航空航天、木材、碳纤维及合金零部件的加工。

CVD金刚石刀具

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金刚石刀具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

特点：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，又在一定程度上又克服了它们的不足。

应用：CVD金刚石刀具可以切削有色金属、硅铝合金、硬铝合金、复合材料等，可实现超精密加工，CVD金刚石刀具被认为是非铁类材料加工的理想刀具。

立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼是利用高温高压技术获得的超硬刀具材料。

特点：a.具有与金刚石接近的硬度和强度b.性能稳定性强，立方氮化硼具有抵抗高温的作用，可用来高速切削硬钢、高温合金、高镍高钴合金c.优良的化学稳定性，与铁系材料在高温加工时也不起化学作用，不会像金刚石那样遇铁就急剧磨损d.具有较好的热导性，CBN的热导性虽然赶不上金刚石，但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于金刚石，大大高于高速钢和硬质合金

应用：立方氮化硼适于用来精加工各种淬火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。

金刚石材料刀具具有极高的硬度和耐磨性，能有效地加工铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料等。人造金刚石主要应用于军工业和航空航天业。因为它耐高温、高压，宇航员的头盔膜、航空飞船的隔热板、高铁的轨枕等都需要它。人造金刚石还广泛应用于先进制造业和现代加工业，从牙科的修牙镶牙刀、医院的磨骨刀，到汽车的轴承、电子元件都用得到它。而人造金刚石镶嵌的大型波纹片，可用来切割巨大的石料和公路水泥，在地质勘探和石油开采中也发挥了重要的作用。

参考文献及图片来源：

1.“钻石恒久远，一颗永流传”，那么你会选择人工钻石吗？作者：一抹闲散的云

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