中國(guó)粉體網(wǎng)訊  金剛石作為自然界中最硬的物質(zhì)，具有極高的硬度、耐磨性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異特性。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的需求，金剛石逐漸在汽車工業(yè)領(lǐng)域找到了廣泛的應(yīng)用空間，從汽車零部件的精密加工到提升汽車性能等方面都發(fā)揮著不可替代的作用。

金剛石在汽車制造加工中的應(yīng)用

（一）切削刀具材料

在汽車零部件的制造過(guò)程中，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、曲軸、變速器齒輪等復(fù)雜形狀和高精度要求的零件加工，金剛石刀具展現(xiàn)出卓越的性能。金剛石刀具由聚晶金剛石刀尖和硬質(zhì)合金基體經(jīng)高溫高壓燒結(jié)而成。金剛石刀具的超硬特性使其能夠在高速切削條件下保持鋒利的刃口，有效減少加工過(guò)程中的切削力和刀具磨損。例如，在鋁合金缸體的銑削加工中，使用金剛石刀具可以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的切削，大大提高了加工效率和零件表面質(zhì)量。與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，金剛石刀具的切削速度可提高數(shù)倍，表面粗糙度可降低至更低水平，從而減少了后續(xù)的打磨和拋光工序，降低了生產(chǎn)成本。

（二）磨削工具

汽車零部件的磨削加工也是金剛石大顯身手的領(lǐng)域。對(duì)于一些高硬度材料制成的零件，如陶瓷制動(dòng)片、硬質(zhì)合金氣門座等，金剛石砂輪能夠提供高效、精準(zhǔn)的磨削效果。金剛石砂輪的磨削顆粒硬度高、耐磨性好，能夠在長(zhǎng)時(shí)間的磨削過(guò)程中保持穩(wěn)定的磨削性能，確保零件的尺寸精度和表面光潔度。同時(shí)，金剛石砂輪的自銳性較好，在磨削過(guò)程中，磨鈍的金剛石顆粒會(huì)自動(dòng)脫落，露出新的鋒利顆粒，保證了磨削過(guò)程的持續(xù)高效進(jìn)行。

金剛石在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

（一）耐磨涂層

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，其內(nèi)部的一些關(guān)鍵零部件在高溫、高壓和高速摩擦的惡劣工作環(huán)境下運(yùn)行，如活塞環(huán)、氣門挺桿等。金剛石涂層技術(shù)為這些零部件提供了出色的耐磨保護(hù)。通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）等方法在零部件表面制備金剛石涂層，能夠顯著降低摩擦系數(shù)，減少磨損，提高零部件的使用壽命。金剛石涂層的高硬度和低摩擦特性使得活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦損失大幅降低，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率，減少了燃油消耗和尾氣排放。同時(shí)，金剛石涂層還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)高溫燃?xì)夂蜐?rùn)滑油的腐蝕作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了零部件的可靠性和耐久性。

類金剛石涂層的發(fā)動(dòng)機(jī)部件  圖源：欣隆納米

（二）散熱部件

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時(shí)有效地散發(fā)出去，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，影響其性能和壽命。金剛石具有極高的熱導(dǎo)率，是一種理想的散熱材料。在發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱片、散熱器等部件中應(yīng)用金剛石或金剛石復(fù)合散熱材料，可以大大提高散熱效率。例如，將金剛石顆粒與金屬或陶瓷基體復(fù)合制成散熱片，能夠增強(qiáng)熱量從發(fā)動(dòng)機(jī)熱源向外界的傳導(dǎo)能力，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在更穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)工作。這不僅有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出性能，還能降低因過(guò)熱導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)周期。

（三）發(fā)動(dòng)機(jī)墊片

目前汽車的輕量化設(shè)計(jì)理念，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)更為緊湊，凸輪軸的直徑也更小，受到這種結(jié)構(gòu)條件的限制,要保證齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即保證齒輪不丟轉(zhuǎn)，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的正常傳輸，就需要凸輪軸與齒輪之間、螺栓與軸、齒之間的彈簧墊片具有更高的摩擦系數(shù)，以增加兩個(gè)零件接觸面的摩擦力。金剛石墊片目的在于克服現(xiàn)有彈簧墊片摩擦系數(shù)低，汽車凸輪軸與齒輪、齒輪與齒輪間等緊固強(qiáng)度不足，加強(qiáng)齒輪與軸、齒輪與齒輪、螺栓等高強(qiáng)度聯(lián)接等問(wèn)題。

金剛石摩擦墊片  圖源：鄭州鉑金

金剛石在汽車電子設(shè)備中的應(yīng)用

（一）功率半導(dǎo)體器件散熱

隨著汽車電子化程度的不斷提高，車載電子設(shè)備的功率密度越來(lái)越大，散熱問(wèn)題成為制約其性能提升的關(guān)鍵因素之一。金剛石因其卓越的熱導(dǎo)率在汽車功率半導(dǎo)體器件的散熱中具有重要應(yīng)用前景。例如，在絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊中，將金剛石熱沉片或金剛石薄膜與IGBT芯片結(jié)合，可以有效地將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)出去，降低芯片的結(jié)溫。較低的結(jié)溫能夠提高IGBT的工作可靠性和穩(wěn)定性，使其能夠承受更高的功率負(fù)載，從而為汽車電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等提供更強(qiáng)大的動(dòng)力支持和精確的控制能力。

金剛石熱沉片  圖源：化合積電

（二）傳感器元件

在汽車傳感器領(lǐng)域，金剛石也有著獨(dú)特的應(yīng)用。一些基于金剛石的傳感器利用其特殊的物理性質(zhì)，如對(duì)壓力、溫度、氣體等的敏感特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的精確監(jiān)測(cè)。例如，金剛石壓力傳感器可以安裝在輪胎內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力，為汽車的安全行駛提供保障。當(dāng)輪胎壓力異常時(shí)，傳感器能夠及時(shí)將信號(hào)傳輸給車載控制系統(tǒng)，提醒駕駛員采取相應(yīng)措施。金剛石傳感器具有響應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車的智能駕駛和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

結(jié)語(yǔ)

金剛石憑借其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用涵蓋了制造加工、發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升、電子設(shè)備散熱以及傳感器等多個(gè)方面。從提高汽車零部件的加工精度和效率，到增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久性，再到提升汽車電子設(shè)備的性能，金剛石都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。金剛石必將在汽車工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)程中扮演越來(lái)越重要的角色，推動(dòng)汽車向更高性能、更智能化、更環(huán)保的方向邁進(jìn)。

參考來(lái)源：

商成超等：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)加工刀具涂層技術(shù)的應(yīng)用

張而耕等：類金剛石在汽車零部件上的應(yīng)用

王生：汽車玻璃磨邊用金剛石砂帶磨削性能研究

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（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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