為迎合用戶(hù)對(duì)提高生產(chǎn)效率、減輕產(chǎn)品重量提出的要求，在機(jī)械加工中，正更多地使用各種先進(jìn)材料。許多企業(yè)在汽車(chē)零件和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中大量使用非鐵材料，如硅鋁合金、金屬基和碳復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等。雖然這些材料重量較輕，但在材料中添加了硬質(zhì)耐磨顆粒作為強(qiáng)化劑，這無(wú)疑增加了這些材料的加工難度，這些硬質(zhì)顆粒會(huì)造成刀具過(guò)早磨損和產(chǎn)生大量切削熱。刀具磨損主要是由硬顆粒的摩擦磨損和酸腐蝕的化學(xué)磨損所致。因此，多數(shù)刀具用戶(hù)認(rèn)為，金剛石涂層刀具是加工耐磨的非鐵金屬和非金屬?gòu)?fù)合材料的理想刀具。在各種刀具涂層中，用金剛石涂層刀具加工難加工材料能很好地保護(hù)切削刃，且無(wú)化學(xué)磨損。
　　金剛石涂層與其它涂層的對(duì)比
　　金剛石涂層是用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積在可轉(zhuǎn)位刀片或旋轉(zhuǎn)刀具的表面上，CVD方法只適用于整體硬質(zhì)合金刀具，不適合釬焊的硬質(zhì)合金刀片和高速鋼刀具，因?yàn)檫^(guò)高的沉積溫度(1400°F)會(huì)損壞釬焊的硬質(zhì)合金刀片和高速鋼刀具。
　　用物理氣相沉積(PVD)的金屬氮化物(如TiAlN涂層)的顯微硬度只相當(dāng)于金剛石涂層的1/3，雖然一些PVD碳涂層稱(chēng)為“類(lèi)金剛石涂層”，但它們并不具備金剛石涂層的硬度性能，這些無(wú)定形碳涂層的最高顯微硬度僅僅是金剛石涂層的50%。
　　金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性，所以金剛石涂層完全可用于具有復(fù)雜形狀切削刃的旋轉(zhuǎn)刀具以及具有復(fù)雜斷屑槽形的多刃刀具。
　　金剛石涂層刀具在加工非金屬?gòu)?fù)合材料和塑料時(shí)，刀具壽命可比不涂層的硬質(zhì)合金刀具提高10～20倍或更高，而且在加工非鐵金屬和復(fù)合材料時(shí)提高了材料切除率。對(duì)于加工表面光潔度要求高、抗磨粒磨損和抗腐蝕磨損的切削加工，最適宜采用金剛石涂層刀具，而采用未涂層的硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工很難達(dá)到上述要求。
　　金剛石涂層應(yīng)用于特種刀具的發(fā)展趨勢(shì)與九十年代PVD涂層應(yīng)用于加工刀具后顯著提高了切削性能相類(lèi)似，使刀具品牌上了一個(gè)新臺(tái)階。然而，設(shè)計(jì)高性能金剛石涂層刀具需要在涂層供應(yīng)商和刀具使用者之間進(jìn)行更多的超前工作，刀具使用者需要向涂層供應(yīng)商提出自己需要的涂層并參與新型涂層的設(shè)計(jì)。
　　決策過(guò)程
　　通常，PVD涂層供應(yīng)商通過(guò)改善PVD涂層來(lái)提高刀具壽命，包括發(fā)展新的涂層材料或改變現(xiàn)有涂層材料的成分，而刀具用戶(hù)在改進(jìn)PVD涂層方面的作用主要在于反饋關(guān)于涂層應(yīng)用性能和優(yōu)化刀具幾何參數(shù)的信息。
　　然而在金剛石涂層領(lǐng)域，涂層供應(yīng)商在過(guò)程開(kāi)始就直接征求用戶(hù)的建議，用戶(hù)根據(jù)被加工材料和某特種切削加工工序的要求向涂層供應(yīng)商提供涂層設(shè)計(jì)的決策，作為一個(gè)工作團(tuán)隊(duì)，涂層供應(yīng)商和用戶(hù)共同決定涂層厚度、晶體尺寸和涂層基體的處理方法。
　　為了保證在使用中涂層與刀具表面粘結(jié)牢固，基體必須作適當(dāng)?shù)奶幚?機(jī)械與化學(xué)處理)，使金剛石涂層牢固地粘結(jié)在刀具表面上，通過(guò)去除刀具表面的鈷粘結(jié)劑，可獲得這種粘結(jié)效果。刀具表面的鈷去除之后，留下的顯微孔隙成為金剛石涂層生長(zhǎng)的支撐點(diǎn)。
　　為了獲得充分的粘結(jié)，刀具表面需要的預(yù)處理量取決于工件材料的耐磨性、涂層厚度和金剛石的晶體尺寸，涂層刀具的性能試驗(yàn)是檢查粘結(jié)好壞的最好方法。
　　厚涂層和薄涂層的對(duì)比
　　大多數(shù)PVD涂層的厚度為1～5μm；金剛石涂層的厚度為3～30μm，它的厚度取決于切削工序和工件材料的耐磨性。
　　超過(guò)10μm厚度的金剛石涂層通?？杉庸ご蠖鄶?shù)耐磨材料，尤其可加工那些含百分比高的硬顆粒添加劑的耐磨材料，如含Si量>9%的Al，而且較厚的涂層可形成一種圓形的刀刃，防止刀具與硬顆粒接觸時(shí)崩刃，其作用好象珩磨，可防止崩刃。
　　薄的金剛石涂層(3～10μm)的刀刃圓弧較小，薄涂層可以涂在直徑小至0.25mm的旋轉(zhuǎn)刀具、精加工刀具和加工含磨粒較少的非鐵材料及復(fù)合材料的刀具，而PVD涂層刀具不適合加工這些材料。
　　晶體尺寸
　　傳統(tǒng)的金剛石涂層是由平面形晶體組成，其尺寸為1～5μm。這種多晶結(jié)構(gòu)在加工硬的耐磨材料(如石墨和陶瓷)時(shí)極為有效，加工時(shí)，這些材料變成粉末。平面形表面的凹凸不平，其作用可視為一種顯微結(jié)構(gòu)粗糙的刀具，它可提高切削效率。然而，在加工樹(shù)膠材料時(shí)，這種表面也增加了切削負(fù)荷，這種被加工材料阻礙切屑流動(dòng)，其加工表面光潔度很差。
　　稱(chēng)作“納米晶體”的金剛石涂層晶體結(jié)構(gòu)是用一種特殊的CVD方法生產(chǎn)的，因?yàn)槠渚w尺寸僅為0.01～0.2mm(10～200μm)，它可以幫助解決上述這些問(wèn)題。納米晶體金剛石涂層比由較大的平面形晶體組成的涂層具有較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)，它的光滑表面可以減少切削負(fù)荷及減少切屑焊在刀具表面的可能性，因而改善了切屑流動(dòng)性和加工光潔度。
　　潛在的生產(chǎn)率
　　今后，高性能金剛石涂層刀具的發(fā)展取決于涂層供應(yīng)商和刀具用戶(hù)的緊密合作及他們進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)的能力。在發(fā)展新的金剛石涂層刀具中，刀具用戶(hù)將在包括涂層設(shè)計(jì)的決策中做更多的工作；他們必須了解涂層厚度、晶體尺寸和表面處理方法的關(guān)系及這些因素和切削應(yīng)用的關(guān)系。
　　例如涂層供應(yīng)商和用戶(hù)，為加工高硅鋁合金和金屬基復(fù)合材料，聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種金剛石涂層鉆頭，在含20%Si增強(qiáng)Al的剎車(chē)盤(pán)上要鉆69個(gè)12.5mm的通孔，鉆完所有孔之后，該鉆頭完好無(wú)損，而通常未涂層的鉆頭，鉆完9個(gè)孔之后即失效。
　　高性能金剛石涂層刀具在加工上述的先進(jìn)材料時(shí)正力爭(zhēng)達(dá)到最好的性能價(jià)格比，刀具用戶(hù)及最終使用者正學(xué)習(xí)更多關(guān)于如何組合金剛石涂層性能與硬質(zhì)合金刀具來(lái)優(yōu)化加工效率的知識(shí)。
　　那些首先發(fā)現(xiàn)金剛石涂層刀具應(yīng)用的用戶(hù)將有一種基于生產(chǎn)率的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并能及時(shí)得到刀具的供應(yīng)，而且他們將在金剛石涂層新的技術(shù)突破中處在較好的位置并可獲得不小的收益。