Polikristalni dijamantski i karbidni kompozitni umetci (PCD/CC)
PCD/CC je dijamant koji se najčešće koristi za obradu kompozita metalne matrice. Formira se sinterovanjem ili presovanjem sloja polikristalnog dijamanta PCD debljine {{0}}.5-1mm na površinu cementirane karbidne podloge dobre čvrstoće i žilavosti. Čvrstoća na savijanje ove kompozitne oštrice je u osnovi ista kao kod cementiranog karbida, a tvrdoća radne površine je bliska tvrdoći čvrstog polikristalnog dijamanta PCD, a zavarljivost je dobra, ponovno brušenje je lako, a cijena je nisko. Tipični polikristalni dijamant-volfram karbidni umetak je ravan ili nalik na lim, a zatim laserski rezan do željenog oblika i veličine umetka. PCD/CC su obično zavareni ili mašinski stegnuti, i od njih se prave različiti alati za rezanje kao što su tokarenje, bušenje, glodanje, probijanje, razvrtanje, bušenje i testerisanje. Performanse PCD/CC su povezane sa veličinom dijamantskih zrna. De Beers proizvodi PCD umetke u varijantama 002, 010 i 025, sa prosječnom veličinom zrna od 2µm, 10µm i 25µm, respektivno. Što je veća veličina zrna, to je veći agregacijski volumen dijamanta, bolja je otpornost na habanje i duži vijek trajanja alata, ali je kvalitet rezne ivice nešto lošiji, što otežava izradu visokopreciznog alata. Naprotiv, sitnozrnati alati imaju tup radijus rezne ivice (općenito 1-2 kod PCD alata), a kvalitet obrađene površine je dobar. Zbog toga se kristalna zrna polikristalina kontinuirano rafiniraju, a postoje fini kristali sa 1 kiselinom ili čak manje od 0,5 kiseline. U tu svrhu, vijek trajanja alata i kvalitet obrađene površine treba sveobuhvatno razmotriti kako bi se odabrala odgovarajuća klasa polikristalnih dijamantskih i kompozitnih umetaka od cementnog karbida.
CVD dijamant
CVD dijamant je čist dijamantski materijal visoke otpornosti na habanje, bez veziva, koji se priprema pod niskim pritiskom (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD se formira nanošenjem sloja dijamanta nalik filmu debljine manje od 50 µm (obično 10 ~ 30 µm) sastavljenog od polikristala na cementiranu karbidnu podlogu (obično poznatu kao legura K-tipa) CVD (hemijsko taloženje pare) postupkom . Upotreba je pokazala da CD alati obloženi dijamantom nisu pogodni za obradu kompozita metalne matrice, jer se tvrde čestice u kompozitu mogu istrošiti kroz premaz na površini alata za kratko vrijeme.
TFD je nanošenje dijamantskog debelog filma bez podloge debljine do 3-5mm, a zatim izrezati debeli film na male komade određenog oblika prema potrebama, a zatim ga zavariti na cementirani karbid da se formira kompozitna oštrica ili alat.
TFD ima dobre sveobuhvatne performanse, nema nedostatak anizotropije prirodnog dijamanta, jer nema metalne veze, sadržaj nečistoća je nizak, a čistoća je blizu 100 posto, tako da su tvrdoća i toplinska provodljivost veći od PCD , faktor trenja je manji, hemijski. Stabilnost je bolja, a performanse kompozita sa metalnom matricom su prilično dobre.
Prikazane su krive habanja alata za 40 posto SiCP A356MMC sa dva dijamanta, PCD i TFD. Uslovi rezanja koji se koriste u testu na slici 2 su: brzina rezanja od 400m/min, brzina posmaka od 0,05mm/r, količina stražnjeg rezanja (dubina rezanja) od 0,5mm i tekućina za sečenje. Na slici 2 se može vidjeti da je debeloslojni dijamant TFD najbolji za obradu 40 posto SiCP kompozita metalne matrice; PCD025 je drugi, a PCD002 ima najmanji vijek trajanja alata. Tabela 1 prikazuje parametre rezanja koje preporučuje De Beers za mašinsku obradu kompozita metalne matrice sa umetcima od polikristalnog dijamanta SYNDITE 025. Istraživanje je pokazalo da će se povećanjem brzine rezanja i smanjenjem pomaka vrijednost Ra hrapavosti obrađene površine smanjiti, dok količina alata za pozadinsko sečenje nema značajnijeg utjecaja na Ra. Stoga, pri završnoj obradi, brzina rezanja bi trebala imati veću vrijednost u tabeli 1, a brzina posmaka trebala bi imati manju vrijednost.
Mašinska obrada kompozita metalne matrice sa dijamantom može biti suho ili mokro sečenje. Međutim, zbog niske termičke stabilnosti dijamanta, on će biti karboniziran (tj. grafitiziran) na 700-800 stepeni C, što će drastično smanjiti vijek trajanja alata. Ako se tekućina za rezanje koristi za mokro rezanje, temperatura rezanja se može smanjiti i vijek trajanja alata može se povećati. Međutim, prije nego što alat usiječe u radni predmet, tekućinu za rezanje treba sipati dok se sečenje ne završi. Tečnost za rezanje se mora dopremati neprekidno, a ne povremeno, inače će lako izazvati oštećenje ili lomljenje alata. Na isti način, tokom procesa rezanja, potrebno je izbjegavati zaustavljanje ili promjenu količine rezanja što je više moguće.