金剛石刀具材料的品種分類

 金剛石機床刀具材料分為單晶金剛石（有天然和人造兩種，天然單晶金剛石價格昂貴，部分被人造單晶金剛石替代）、人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬質合金復合刀片（PCD/CC）以及CVD金剛石。

       單晶金剛石

       單晶金剛石用作切削刀具必須是大顆粒的(質量大於0.1g，Z小徑長不得小於3mm)，主要用于表面粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精度有較高要求的精密和超精密加工應用領域。

       人工合成單晶金剛石的尺寸、形狀和性能都具有良好的一致性,目前由于高溫高壓技術日趨成熟，能夠制備一定尺寸的人工合成單晶金剛石，尤其在加工高耐磨的層狀木板時，其性能要優于PCD金剛石，不會引起刃口過早鈍化。

       人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬質合金復合刀片（PCD/CC）

       PCD是在高溫（約1800℃）、高壓（5～6MPa）下，利用鈷等金屬結合劑將許多金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料，其硬度雖稍低于單晶金剛石，但它是隨機取向的金剛石晶粒的聚合，屬各向同性，用作切削刀具時可以任意取向刃磨，無需像天然金剛石那樣必須選用Z佳的解理面作為前刀面。在切削時，切削刃對意外損壞很不敏感，抗磨損能力也較強，可長時間保持鋒利的切削刃，加工時可采用很高的切削速度和較大的背吃刀量（吃深），使用壽命一般高于WC基硬質合金刀具10～500倍，而且由於PCD中金屬結合劑具有導電性，使得PCD便于切割成形，且原料來源豐富，其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一，已成為傳統WC基硬質合金刀具的高性能替代品。

       CVD金剛石

       CVD金剛石是一種高抗磨性的純金剛石材料，不含結合劑，它是在低壓(﹤0.1MPa）下制備的。CVD金剛石主要有CVD薄膜涂層(CD)和CVD厚膜(TFD)兩種形式。

       CD是用CVD（化學氣相沈積）工藝，在硬質合金基體（常用K類合金）上沈積一層厚度約10～30μm，由多晶組成的膜狀金剛石而成。

       切削刀具的多樣性和使用時的工作狀態特點決定了選擇江蘇刀具鍍層的不同。車削和鉆孔不同，銑刀又應考慮其斷續沖擊的特點。早期發展的涂層以耐磨為主要著眼點，以提高硬度為主要指標。以氮化鈦為代表的此類涂層具有較高的摩擦系數(0.4～0.6)，加工時與工件之間不斷摩擦將產生大量熱能。

   　“為避免非標刀具過熱發生變形影響加工精度和延長其使用壽命，通常使用切削液?！庇嘘P專家表示，要解決減少或免除切削液帶來的問題，刀具鍍層不僅應使刀具具有長壽命，且應有自潤滑的功能。類金剛石涂層(DLC)的出現在對某些材料(Al、Ti及其復合材料)的機械加工方面顯示出優勢，但經過多年的研究表明類金剛石涂層的內應力高、熱穩定性差和與黑色金屬間的觸媒效應使SP3結構向SP2轉變等三種缺點，決定了它目前只能應用于加工有色金屬，因而限制了它在機加工方面的進一步應用。但是近年來的研究表明，以SP2結構為主的類金剛石涂層(也稱為類石墨涂層)硬度也可達到20～40GPa，卻不存在與黑色金屬起觸媒效應的問題，其摩擦系數很低又有很好的抗濕性，切削時可以用冷卻劑也可用于干切削，其壽命比非鍍層刀有成倍的提高，加工鋼鐵材料不存在問題，因而引起了涂層公司、刀具廠家極大的興趣。假以時日，這種新型的類金剛石涂層會在切削領域得到廣泛的應用。