金刚石涂层在刀具上的应用

金刚石因为具有高硬度、高导热率、低摩擦系数、低热膨胀系数和高化学稳定性等优点使其成为理想的刀具涂层选择。然而天然金刚石数量少，价格昂贵，不适合用作刀具涂层。经过科学家的不断努力，在20世纪50年代成功开发出了聚晶金刚石(PCD)刀具，金刚石刀具虽然有优异的切削性能，但仍然有许多不足，比如：粘结剂的加入降低了刀具的硬度和耐磨性，切削工件的精度难以保证，而且造价昂贵，只能制备简单形状的工具。

CVD金刚石的制备原理是先将谐振腔抽真空，始终保持谐振腔的密封性，微波发生器产生的微波经波导管进入谐振谐振腔，并通入碳源气体与氢气的混合反应气体，在微波的激励下，在谐振谐振腔内产生辉光放电，使反应气体的离子化并形成各种活性基团，然后各种活性基团在籽晶上发生一系列的化学反应并逐渐在籽晶表面发生吸附、脱附、迁移、扩散和沉积，最终得到金刚石。由于其是用电磁波能量来激发反应气体，属于无极放电，等离子体纯净，同时微波的放电区集中而不扩展，能激 活产生各种原子基团如原子氢等，产生的离子的动能低，不会腐蚀已生成的金刚石。

CVD金刚石克服了单晶金刚石的缺点，可在具有任意形状的基体上进行沉积，因此可以制造出具有复杂型面的金刚石刀具，如钻头、铣刀和带断屑槽的刀片等。目前，CVD金刚石主要有两种类型的应用，即金刚石厚膜焊接刀具和金刚石涂层刀具，一般膜厚小于30μm的为薄膜，膜厚大于300μm的为厚膜。CVD金刚石涂层刀具成本低廉，非常适合大批量生产，具有很大的市场潜力。