单晶金刚石刀具
单晶金刚石可分为天然单晶金刚石和人工合成单晶金刚石。天然金刚石俗称钻石，是人类最早发现的一种最硬的天然矿物，优质天然金刚石多数为规整的八面体或菱形十二面体，少数为六面立方体或其他形状，浅色透明，无杂质和缺陷，具有很大的折射率。第一次工业革命期间，天然单晶金刚石刀具开始用于钟表和精密仪器仪表轴承的机械加工，大大提高了加工精度。
（碳方程新材料 MPCVD-4 设备）
天然金刚石刀具是将经研磨加工成一定几何形状和尺寸的单晶大颗粒型金刚石，用焊接式、黏结式、机夹式或粉末冶金方法固定在刀杆或刀体上，然后装在精密机床上使用。天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削。
再加上它与被加工材料之间的摩擦系数小，抗黏结性好，热膨胀系数小及热导率高等特点，天然金刚石刀具可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度。因此，天然金刚石刀具切削也称镜面切削，天然金刚石刀具是一致公认的、理想的和不能替代的超精密加工刀具。
目前，天然金刚石刀具超精密镜面切削技术得到迅速发展，主要用于铜及铜合金、铝及铝合金以及金、银、铑等贵重金属特殊工件的超精加工，如录像机磁盘，光学平面镜、多面镜、二次曲面镜等。但由于天然金刚石不仅价格昂贵，而且资源有限，货源奇缺，使其应用范围受到限制。
单晶金刚石用于制作切削刀具必须是大颗粒（质量大于0.1g，最小径长不得小于3mm）。
聚晶金刚石刀具（PCD）刀具
人造单晶金刚石是20世纪50年代以后逐渐发展起来的，它是以石墨为原材料，加入催化剂，经高温超高压合成的。人造聚晶金刚石（PCD）是通过金属结合剂（如Co、Ni等）将金刚石微粉聚合而成的多晶体材料。人造聚晶金刚石是一种特殊的粉末冶金产品，在制造方法上借鉴了常规粉末冶金中的一些方法和手段。
在烧结过程中由于添加剂的加入，使PCD晶体间形成以Co、Mo、W、WC和Ni等为主要成分的结合桥，金刚石被牢固地嵌于结合桥构成的坚固的骨架中。金属黏结剂的作用就是牢固把持金刚石，充分发挥金刚石的切削效率。另外，由于晶粒在各个方向上自由分布，裂纹很难从一个晶粒传向另一个晶粒，使PCD的强度和韧性都有了很大提高。在选择黏结剂时需要考虑如下内容。
① 黏结剂与金刚石的把持力。
② 对特定的加工对象，黏结剂与金刚石的协调磨损。
③ 适当的制造工艺和生产成本
天然金刚石用于制作刀具已有很长的历史，由于天然金刚石的价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工还是在聚晶金刚石（PCD）研制成功以后，自20世纪70年代初，美国GE公司研制成功聚晶金刚石（PCD）刀片以后，在很多场合下天然金刚石刀具已被人造聚晶金刚石所替代。虽然PCD的硬度低于单晶金刚石，但PCD属于各向同性材料，使得刀具制造中不需择优定向。由于PCD结合剂具有导电性，使得PCD便于切割成形，而且成本远低于天然金刚石。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。因此，PCD应用远比天然金刚石刀具广泛。
PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，刃口半径很难达到1μm以下，加工的工件表面质量也不如天然金刚石。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。随着制造业的快速发展，PCD刀具的生产和应用逐年增加，至2002年，PCD刀具年销售额已达2.8亿美元。表2-2为国产金刚石复合片的牌号和性能；表2-3为世界主要PCD刀具的牌号。
