CVD金刚石涂层刀具崛起，性价比远胜传统刀具？

2021年全球机床数据一路高涨（→详情点击查看）带动了刀具市场的繁荣。根据相关研究数据，预计到2022年全球刀具市场将达到390亿美元规模。而国内刀具行业也早已存在百亿级市场规模，且保持一个较高的增长速度，据不完全统计，2017年至2020 年平均市场规模为400亿元。

复合材料应用广泛，CVD金刚石涂层刀具崛起

近年来随着汽车、航空航天、3C等行业的飞速发展，各种难加工复合材料的应用越来越广泛，传统的硬质合金刀具或PVD涂层刀具的应用在受到了极大的限制，超硬刀具尤其是单晶金刚石刀具及PCD复合片刀具因其卓越的切削性能、优异的表面质量、超长的加工寿命越来越受到市场的认可和青睐。

单晶金刚石刀具

PCD复合片刀具

但是，这两种刀具也存在一定缺点：

• 单晶金刚石受到本身性能、规格尺寸、价格的限制，主要用于精加工和连续加工领域，且无法加工成复杂形状的刀具来使用；

• 根据加工对象不同，PCD复合片需要选择不同规格的PCD材料，而且由于PCD复合片材料本身的性能差异，在一定领域内限制了其应用。

金刚石涂层刀具

与单晶金刚石刀具、PCD复合片刀具不同，CVD金刚石涂层刀具是采用化学气相沉积（CVD）的方法在硬质合金刀具表面沉积CVD金刚石涂层的刀具。在CVD金刚石涂层过程中，刀具表面是纯金刚石，没有任何添加剂存在，避免了PCD复合片中添加剂金属存在导致的应用局限。而且整个沉积过程是在气氛状态下进行，对刀具几何形状没有特殊要求，可以在任意形状的硬质合金刀具表面做涂层，满足复杂轮廓的加工需求。

兼具强韧性和低摩擦系数超高性价比完胜传统刀具？

CVD金刚石涂层刀具既具有硬质合金的强韧性，又兼具了金刚石表面平整光滑、摩擦系数小和容易研磨抛光等优点，在切削加工领域的需求日益广泛。

• 石墨模具加工：已有数据表明带有CVD金刚石涂层的硬质合金刀具加工石墨模具时，其寿命可达未涂层的硬质合金刀具的10倍以上，同时，由于摩擦系数低，CVD金刚石涂层刀具加工速度可比硬质合金刀具高2-3倍，不需冷却液，可精确加工石墨电极的薄壁、深肋槽部位。在碳纤维复合材料的加工中，也有可能获得较长的刀具寿命和较高的加工质量。

石墨模具

• 用于木工刀具：CVD金刚石涂层刀具因为刀具表面为纯金刚石膜，因此耐磨性极高，在木工刀具方面也广受欢迎。市场调研报告显示，CVD涂层刀具在加工氧化铝强化木地板上的寿命是PCD复合片寿命的2倍以上。而且在石材、玻璃纤维、碳基复合材料及有机复合材料的加工领域，CVD金刚石涂层刀具也是目前最理想的刀具材料。
  

• 用于高精度刀具：在制版行业广泛应用的制版精修刀、首饰行业用到的首饰刀等，这些刀具要求其本身的精度极高，刀具表面的粗糙度极低，以前只能使用单晶金刚石刀具才能满足需求。目前CVD金刚石涂层刀具已广泛应用于超精加工领域，耐磨性比PCD刀具高2-10倍，加工质量可与单晶金刚石刀具相媲美，而性价比远优于单晶金刚石刀具。

国内技术尚未成熟研发和抢占市场两手抓

从发展水平来看，国外CVD金刚石涂层技术已日趋成熟，已有多家以CVD金刚石涂层刀具技术进行研发和生产的公司。对于国内企业来讲，技术成熟度差一些，基本上是处于边研发边抢占市场阶段。

金刚石涂层刀具

厦门金鹭（2022 ITES展商）和株钻（2022 ITES展商），已经向市场推出涂层刀具，包括PVD涂层和CVD金刚石涂层，都是作为硬质合金刀具品质的提升。

嘉兴沃尔德作为科创板上市企业，一直将CVD金刚石涂层刀具技术作为公司的储备技术，且已经小规模地开展测试及应用。

河北上诚超硬材料有限公司通过自主研发，拥有完全自主知识产权的CVD生长设备及涂层技术，可稳定批量的向市场供货，其产品质量在大部分加工领域已经达到甚至超出国外水平。

值得注意的是，CVD金刚石涂层刀具也并非毫无缺点。因金刚石薄膜与硬质合金基体间附着力较差的缺点限制了CVD纳米金刚石涂层刀具大规模工业化的应用。随着科研工作者的继续努力，相信不久的将来，CVD金刚石涂层不论在技术、设备还是工艺上都会得到很大进展。

想看更多优秀的刀具应用解决方案，请锁定ITES深圳工业展旗下金属切削机床展-刀具工具专区，2022年6月27日-6月30日，国际一线刀具品牌以及国内大厂将携刀具隆重亮相深圳国际会展中心（宝安新馆），配合展示磨具磨料、硬质合金、超硬材料、工具磨床的加入，为各行业厂商提供完整的刀具耗材采购和加工解决方案。