一、刀轮主体材质

1. 金刚石切削层

特点：

硬度较高（莫氏硬度 10 级），耐磨性较佳，原子结构**，切割刃口可打磨至纳米级精度。

成本较高，且受**资源限制，尺寸较小（通常用于刀尖部位）。

应用：

精密电子玻璃切割（如手机屏幕、OLED 面板），要求切割边缘无崩裂、精度达 ±5μm。

蓝宝石衬底切割（半导体、LED 行业），需应对高硬度（莫氏硬度 9 级）材料。

CVD 金刚石（化学气相沉积金刚石）

特点：

通过气相沉积工艺合成，纯度高（接近**金刚石），可定制大尺寸单晶或多晶结构。

耐磨性略低于**金刚石，但成本较低，且可通过涂层技术优化界面结合力。

应用：

中大尺寸玻璃切割（如平板显示器、光伏玻璃），兼顾效率与成本。

陶瓷基板切割（电子封装领域），需承受高频振动和冲击。

PCD 金刚石（聚晶金刚石）

特点：

由金刚石微粉与金属结合剂（如钴、镍）烧结而成，硬度略低于单晶金刚石，但抗冲击性更强。

刃口强度高，不易崩裂，适合粗加工或高负荷切割。

应用：

建筑玻璃、工业陶瓷的批量切割，如切割厚度＞5mm 的玻璃时**选用。

2. 基体材质

硬质合金（钨钴合金，WC-Co）

特点：

硬度高（HRC85~92），抗弯强度达 1500~2500MPa，与金刚石结合性好（通过钎焊或激光焊接固定）。

成本适中，加工性能优良，可精密磨削出复杂刃型（如 V 型、圆弧型）。

应用：主流刀轮基体，广泛用于电子、光伏、建筑玻璃切割。

高速钢（HSS）

特点：

韧性优异（冲击吸收能力强），但硬度较低（HRC60~65），高温下易磨损。

仅用于低端刀轮或非精密切割场景（如手工切割普通玻璃）。

陶瓷（如 Al₂O₃、Si₃N₄）

特点：

轻量化、耐腐蚀，热膨胀系数低，适合高精度恒温环境（如半导体工厂）。

成本高，脆性大，需与金刚石层通过纳米级界面技术结合。

应用：高端半导体切割刀轮，或对振动敏感的精密设备。

二、关键性能指标与材质关联

三、不同应用场景的材质选型

1. 消费电子玻璃切割（如手机屏）

优选材质：**金刚石刀尖 + 硬质合金基体

原因：

**金刚石刃口可打磨至纳米级，切割 0.3~1mm **薄玻璃时边缘崩裂＜5μm，满足 OLED 屏幕的较高精度要求。

硬质合金基体提供足够刚性，避免切割时刀轮变形导致尺寸偏差。

2. 光伏玻璃切割（厚度 2~4mm）

优选材质：PCD 金刚石 + 硬质合金基体

原因：

PCD 的抗冲击性强，适合切割含石英颗粒的光伏玻璃（耐磨性要求高且需承受一定振动）。

可通过调整 PCD 中金刚石微粉粒度（如 10~20μm）平衡切割效率与刃口寿命。

3. 蓝宝石晶圆切割（半导体衬底）

优选材质：单晶 CVD 金刚石 + 陶瓷基体

原因：

单晶 CVD 金刚石的晶体取向一致，切割时可沿蓝宝石解理面定向断裂，减少应力集中导致的碎裂。

陶瓷基体的低热膨胀系数（如 Al₂O₃的 α≈7×10⁻⁶/℃）匹配蓝宝石的热特性，避免温度波动影响精度。

4. 建筑玻璃批量切割（厚度＞5mm）

优选材质：粗粒度 PCD 金刚石（粒度 50~100μm）+ 加厚硬质合金基体

原因：

粗粒度 PCD 可快速划开厚玻璃，金属结合剂（如钴含量 15%）增强抗崩裂能力。

基体加厚至 3~5mm 直径，提升切割时的稳定性，减少刀轮跳动。

四、材质发展趋势

纳米复合技术：

在金刚石层与基体间引入梯度过渡层（如金刚石 - 碳化物 - 金属），通过纳米级界面扩散增强结合力，减少应力集中导致的脱落。

**精密加工工艺：

采用离子束抛光（IBP）或激光诱导刻蚀（LIE）技术，将金刚石刃口粗糙度降低至 Ra＜0.1μm，满足下一代柔性屏（如折叠屏玻璃）的切割需求。

环保型材质：

开发无钴 PCD（使用镍或陶瓷结合剂），避免重金属污染，适应半导体行业的环保标准。

总结