目前研究表明天然金剛石是在高溫高壓條件下形成的，主要途徑包括星球撞擊和巨大星球內(nèi)部地質(zhì)作用，地球上大部分天然金剛石來(lái)源于地表以下150-240km深度。

CVD金剛石刀具對(duì)比天然金剛石的優(yōu)勢(shì)

隨著汽車、航空和航天工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)材料的輕質(zhì)量化、高比強(qiáng)度的要求日益提高,有色金屬及合金、碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、纖維增強(qiáng)金屬以及石墨、陶瓷等新材料在工業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,普通的高速鋼和硬質(zhì)合金刀具在對(duì)這些材料進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),其缺陷就明顯暴露出來(lái)。另外,現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的問(wèn)世,以及機(jī)械加工正朝著高精密、高速度、高生產(chǎn)率切削的方向發(fā)展,對(duì)刀具性能也提出了相當(dāng)高的要求。開(kāi)發(fā)出耐磨性能優(yōu)良、能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定機(jī)械加工的超硬材料刀具是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

天然金剛石具有許多優(yōu)異的性能,如超高硬度、高熱導(dǎo)率、高光學(xué)透過(guò)率和極好的電絕緣性,是目前已知材料中難以比擬的制造刀具的理想材料。由于天然金剛石資源極為有限,且價(jià)格昂貴,無(wú)法在工業(yè)中大規(guī)模的使用。而用高溫高壓法制造的聚晶金剛石(PCD)刀具都含有5%-10%的結(jié)合劑成分,這導(dǎo)致了其所獲得的被加工材料表面質(zhì)量低于天然金剛石刀具的加工表面質(zhì)量,且PCD刀具不能制造成復(fù)雜的形狀。

化學(xué)氣相沉積(CVD)金剛石是純金剛石的多晶結(jié)構(gòu),沒(méi)有金屬結(jié)合劑成分,理論上講它是最接近天然金剛石的一種新型刀具材料,其性能與PCD接近(或略低于PCD),而成本遠(yuǎn)比PCD低,且可在復(fù)雜形狀上獲得均勻涂層。CVD金剛石的主要性能及其與純天然金剛石的性能比較見(jiàn)下圖。

目前CVD金剛石刀具主要分為兩大類,即金剛石薄膜涂層刀具和金剛石厚膜焊接刀具。CVD金剛石薄膜涂層刀具特別適合加工有色金屬及合金、非金屬材料、復(fù)合材料等難加工材料,而CVD金剛石厚膜焊接刀具可用于精密甚至超精密切削加工。