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       PDC復合刀具材料是由0.5~0.7mm厚的聚晶金剛石層在高溫高壓下使其牢固地和硬質合金襯底結合的一種超硬復合材料。

       作為刀具切削刃的聚晶金剛石(PCD)層，其本身具備著高硬度和高耐磨性、高熱硬性；作為起支撐作用的硬質合金村底，它本身具有較高的強度，一定的抗沖擊韌性和導熱性，熱膨脹系數小等優點，因此以這種復合超硬材料作為刀具材料具有以下優點:

       1、提高刀具的耐用度

       2、提高被加工工件的加工質量

       3、能切削高硬度工件

       4、能加工特種有色金屬

       5、具有較好的經濟性

       用它制成的刀具在切削加工應用中，其切削效果遠高于硬質合金、陶瓷、甚至天然單晶金剛石刀具，其加工經濟性也愈來愈受到用戶的歡迎。但是在實際應用中能否發揮其材料本身的優越性，還要看其刀具的加工水平，刀具幾何角度選擇的合理性及正確的使用方法，只有掌握了刀具制造及使用技術，才能更好地解決切削加工中的難題。 

       · 以下簡單介紹一下PDC 刀具的制造過程：

       PDC刀具的制造過程見下圖。

       1、 PDC復合刀具材料的制造

       由天然或人工合成的金剛石粉末與結合劑(其中含鈷，鎳等金屬)按一定比例在高溫(1000~2000℃)高壓(5~10GPa)下燒結在硬質合金基體上而成。在燒結過程中，金剛石晶體以共價鍵形式形成D-D結合的骨架結構，以Fe、Co、Ni、TiC、SiC等為主要成分的結合劑鑲嵌于金剛石D-D結合骨架結構的問隙。通常PDC復合片制成固定直徑和厚度的圓盤，還需對燒結成的PDC復合片進行研磨拋光處理及其他相應的物理、化學處理。

       2、 PDC刀片的加工

       PDC刀片的加工主要包括PDC復合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步驟。將PDC復合片切割成各種形狀的刀片釬焊在刀桿上；然后開刃和刃磨刀尖圓弧。其中PDC刀具的前面均要求采用研磨拋光方法，將PDC表面研磨成鏡面(Ra≤50mm)，以保證盡量減少積屑瘤的生成并能使切屑順利排出。一般情況下，PDC刀具材料或切割的標準刀片其聚晶金剛石層已經研磨成拋光面，因此PDC刀具制造時一般前面不再研磨拋光處理。

       (1) PDC復合片的切割

        由于PDC復合片具有很高的硬度和耐磨性，因此必須采用特殊的加工工藝。目前，加工PDC復合片主要采用電火花線切割加工，激光加工、超聲波加工、高壓水射流等幾種加工工藝方法。在上述加工方法中，電火花加工效果較佳，PCD層中金屬結合劑的存在使電火花加工復合片成為可能。在有工作液的條件下，利用脈沖電壓使靠近電極金屬處的工作液形成放電通道，并在局部產生放電火花，瞬間高溫可以使聚晶金剛石熔化、脫落，從而切割成所要求的三角形、長方形或正方形的刀頭毛坯。電火花加工PDC復合片的效率及表面質量受到切削速度、PCD層粒度、PCD層厚和電極質量等因素的影響，其中切削速度的合理選擇十分關鍵。試驗表明，增大切削速度會降低加工表面質量，而切削速度過低則會產生“拱絲”現象，并降低切割效率。增加PCD層厚度也會降低切割速度。

       (2) PDC刀片的焊接

       PDC復合片與刀體的結合方式除了采用機械夾固和粘結方法外，大多是通過釬焊的方式將PDC復合片壓制在硬質合金基體上。焊接的方法主要有激光焊接、真空釬焊、高頻感應釬焊等。目前投資少成本低的高頻感應加熱釬焊在PDC刀片焊接中得到廣泛應用。在刀片焊接過程中，焊接溫度、焊劑和焊接合金的選擇將直接影響焊接后刀具的性能。在焊接過程中，焊接溫度的控制十分重要。

       由于PDC材料本身的耐熱性較差，焊接溫度不宜超過700℃，時間不宜過長，但又必須要達到一定的焊接強度。PDC刀坯材料本身的價格較貴，從成本角度考慮，應盡可能減小刀坯材料，過小的刀坯就要求其焊接強度更高。大部分刀坯有效焊接面積均在10mm2以下，因此焊接強度必須保證在120MPa(剪切強度)以上。實踐證明焊料中的含銀量不宜低于40%，才能同時滿足低溫和高強度這兩方面的要求。焊接前的表面應經超聲波或其他凈化處理，并進行仔細的清洗以去除表面油污、氧化等影響焊接強度的雜質。焊接后要謹慎地緩慢冷卻，以減小PDC因熱應力過大而造成分層。國外高頻焊接多采用自動焊接工藝，焊接效率高、質量好、可實現連續生產;國內則多采用手工焊接，生產效率較低，質量也不夠理想。

       (3) PDC刀片的刃磨

       聚晶金剛石的高硬度使其材料去除率極低(甚至只有硬質合金去除率的萬分之一)。目前，PDC刀具的刃磨工藝主要采用樹脂結合劑金剛石砂輪進行磨削。由于砂輪磨料與PCD層之間的磨削是兩種硬度相近的材料間的相互作用，因此其磨削規律比較復雜。對于粗粒度、低轉速砂輪，采用水溶性冷卻液可提高PCD層的磨削效率和磨削精度。

       砂輪結合劑的選擇應視磨床類型和加工條件而定。由于電火花磨削技術(EDG) 幾乎不受磨削工件硬度的影響，因此采用EDG技術磨削PDC有較大的優勢。某些復雜形狀PDC刀具(如木工刀具)的磨削也對這種靈活的磨削工藝具有巨大需求。隨著電火花磨削技術的不斷發展，EDG技術將成為PDC磨削的一個主要發展方向。同PDC的磨削拋光工藝一樣，PDC刀具的刃磨技術也可采用上述兩種技術工藝的組合，即先采用電火花刃磨(EDG), 然后采用樹脂結合劑刃磨。值得注意的是PDC刀具的最終刃磨是在專用的金剛石砂輪工具磨床上進行的。

           參考文獻：《PDC超硬復合刀具材料及其應用》鄧福銘，陳啟武著