中國粉體網(wǎng)訊  金剛石作為自然界中最硬的物質，具有極高的硬度、耐磨性、導熱性和化學穩(wěn)定性等優(yōu)異特性。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和技術創(chuàng)新的需求，金剛石逐漸在汽車工業(yè)領域找到了廣泛的應用空間，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用

（一）切削刀具材料

在汽車零部件的制造過程中，如發(fā)動機缸體、曲軸、變速器齒輪等復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合金基體經高溫高壓燒結而成。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量。與傳統(tǒng)硬質合金刀具相比，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域。對于一些高硬度材料制成的零件，如陶瓷制動片、硬質合金氣門座等，金剛石砂輪能夠提供高效、精準的磨削效果。金剛石砂輪的磨削顆粒硬度高、耐磨性好，能夠在長時間的磨削過程中保持穩(wěn)定的磨削性能，確保零件的尺寸精度和表面光潔度。同時，金剛石砂輪的自銳性較好，在磨削過程中，磨鈍的金剛石顆粒會自動脫落，露出新的鋒利顆粒，保證了磨削過程的持續(xù)高效進行。

金剛石在汽車發(fā)動機中的應用

（一）耐磨涂層

發(fā)動機是汽車的核心部件，其內部的一些關鍵零部件在高溫、高壓和高速摩擦的惡劣工作環(huán)境下運行，如活塞環(huán)、氣門挺桿等。金剛石涂層技術為這些零部件提供了出色的耐磨保護。通過化學氣相沉積（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)動機的機械效率，減少了燃油消耗和尾氣排放。同時，金剛石涂層還具有良好的化學穩(wěn)定性，能夠抵抗發(fā)動機燃燒室內高溫燃氣和潤滑油的腐蝕作用，進一步增強了零部件的可靠性和耐久性。

類金剛石涂層的發(fā)動機部件  圖源：欣隆納米

（二）散熱部件

發(fā)動機在工作過程中會產生大量的熱量，如果不能及時有效地散發(fā)出去，將會導致發(fā)動機過熱，影響其性能和壽命。金剛石具有極高的熱導率，是一種理想的散熱材料。在發(fā)動機的散熱片、散熱器等部件中應用金剛石或金剛石復合散熱材料，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合制成散熱片，能夠增強熱量從發(fā)動機熱源向外界的傳導能力，使發(fā)動機能夠在更穩(wěn)定的溫度范圍內工作。這不僅有助于提高發(fā)動機的動力輸出性能，還能降低因過熱導致的故障風險，延長發(fā)動機的維護周期。

（三）發(fā)動機墊片

目前汽車的輕量化設計理念，使得發(fā)動機的設計更為緊湊，凸輪軸的直徑也更小，受到這種結構條件的限制,要保證齒輪與發(fā)動機凸輪軸的同步轉動，即保證齒輪不丟轉，從而確保發(fā)動機動力的正常傳輸，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度不足，加強齒輪與軸、齒輪與齒輪、螺栓等高強度聯(lián)接等問題。

金剛石摩擦墊片  圖源：鄭州鉑金

金剛石在汽車電子設備中的應用

（一）功率半導體器件散熱

隨著汽車電子化程度的不斷提高，車載電子設備的功率密度越來越大，散熱問題成為制約其性能提升的關鍵因素之一。金剛石因其卓越的熱導率在汽車功率半導體器件的散熱中具有重要應用前景。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芯片結合，可以有效地將芯片工作時產生的熱量快速散發(fā)出去，降低芯片的結溫。較低的結溫能夠提高IGBT的工作可靠性和穩(wěn)定性，使其能夠承受更高的功率負載，從而為汽車電動驅動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等提供更強大的動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

在汽車傳感器領域，金剛石也有著獨特的應用。一些基于金剛石的傳感器利用其特殊的物理性質，如對壓力、溫度、氣體等的敏感特性，實現(xiàn)對汽車運行狀態(tài)的精確監(jiān)測。例如，金剛石壓力傳感器可以安裝在輪胎內部，實時監(jiān)測輪胎壓力，為汽車的安全行駛提供保障。當輪胎壓力異常時，傳感器能夠及時將信號傳輸給車載控制系統(tǒng)，提醒駕駛員采取相應措施。金剛石傳感器具有響應速度快、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在汽車的智能駕駛和安全監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

結語

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

參考來源：

商成超等：汽車發(fā)動機加工刀具涂層技術的應用

張而耕等：類金剛石在汽車零部件上的應用

王生：汽車玻璃磨邊用金剛石砂帶磨削性能研究

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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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