CVD金刚石刀具
CVD金刚石是指用化学气相沉积法（CVD）在异质基体（硬质合金、陶瓷等）上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构与特性。
自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现以来，越来越受到西方发达国家的高度重视，在研究和应用领域做了大量工作，使得该技术进展十分迅速，日趋成熟，并且这一技术已迅速应用到切削刀具上来，CVD金刚石刀具不仅直接冲击粉涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具的市场，而且还成为PCD刀具强有力的竞争对手。
2000年，金刚石膜的总需求量达到20.5亿美元，而其中金属切削加工用CVD金刚石膜刀具市场最大，达8.0亿美金。
CVD金刚石不含任何金属或非金属添加剂，因此，CVD金刚石的性能与天然金刚石十分接近，兼具单晶金刚石和聚晶金刚石（PCD）的有点，在一定程度上又克服了它们的不足。
根据不同的应用要求，可选择不同的CVD沉积工艺以后合成出晶粒尺寸和表面相貌不同的CVD金刚石。大量实践表明，CVD金刚石工具产品的使用性能在许多方面超过聚晶金刚石的同类产品，而且其表面粗糙度接近单晶金刚石，抗冲击性超过单晶金刚石。
因此，CVD金刚石被看成是一种有广阔前景的新金刚石材料。目前研制的CVD金刚石膜产品其晶向直径已超过110mm，厚度达毫米级。
CVD金刚石刀具的超硬耐磨性和良好的韧性使之可加工大多数非金属材料和多重有色金属材料，如铝、硅铝合金、铜、铜合金、石墨、陶瓷以及各种增强玻璃纤维和套现为结构材料等。CVD金刚石刀具还可用于高效和高精密加工刀具。其成本远远低于价格昂贵的天然金刚石刀具。
目前，CVD金刚石刀具除用于发动机活塞鬼铝合金材料的加工外，还用于内燃机缸体、缸盖、高压油泵、汽油泵、水泵、发电机转子、启动机、汽车车体中玻璃钢部件的车、铣、钻、镗等的加工。较典型的CVD金刚石刀具产品有美国Kenametal公司的KD100刀片、KDF300牌号CVD金刚石涂层硬质合金立铣刀等。
① CVD金刚石刀具的制备方法
CVD金刚石制成方法有热丝法、离子束溅射法、电子加速法、激光诱导法、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法、直流和高频电弧放电热等离子法等。在反应过程中，输入的能量、反应气体的激光状态、配比和沉积过程的成核模式等对于生成金刚石膜有决定性作用。
衬底材料的晶型和点阵常数对金刚石膜成核生长影响很大。沉积金刚石薄膜和温度要求为600~900℃，因此，该技术常用硬质合金刀具表面沉积金刚石薄膜。
CVD金刚石刀具可制成两种形式：一种是在集体上沉积厚度小于50μm的薄层膜，即CVD金刚石薄膜涂层刀具；另一种是沉积厚度达到1mm的无衬底的金刚石厚膜，即CVD金刚石厚膜焊接刀具。
CVD金刚石刀具只做工艺简单，选用硬质合金作为集体材料，加工出所要求的刀具几何形状，经适当处理后置于真空室内，在刀尖生长一层金刚石薄膜。金刚石薄膜层与硬质合金集体之间的结合强度是制约该刀具使用寿命的关键因素。图2-2所示为CVD金刚石厚膜刀具或刀片形成工艺。
早起用于制造CVD金刚石厚膜汉街道具的厚膜是沉积在Si、SiC、W或WC等集体材料上，再用磨削和酸洗腐蚀的方法去除集体材料而得到厚膜，近年来沉积独立式金刚石厚膜的基体材料选用WC-Co硬质合金。
在集体的冷却过程中，厚度自动脱落而得到独立式金刚石厚膜。用热丝法可制成φ100mm左右的金刚石厚膜，而用微波等离子体法克制备出高质量大面积（φ300mm）的金刚石厚膜，沉积的速率最高可达到10μm/h。常用的沉积金刚石厚膜工艺方法是直流等离子射流法，这种方法沉积速率可达930μm/h，晶粒之间结合精密。
由于CVD金刚石厚膜硬度高、耐磨性好、不导电，通常需要在空气、氩气或氧气环境中通过激光将金刚石厚膜片切割成所需的形状和尺寸，还能直接切出道具的后角和修整厚膜表面。再利用铜焊技术将切割出的小片焊接到硬质合金基体上，金刚石厚膜一般与金刚石及其合金之间有很高的界面能，使金刚石不能被一般低熔点合金所浸润，可焊接性差。
