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部地質作用，地球上大部分天然金剛石來源于地表以下150-240km深度。
CVD金剛石刀具對比天然金剛石的優勢
隨著汽車、航空和航天工業的迅速發展,對材料的輕質量化、高比強度的要求日益提高,有色金屬及合金、碳纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、纖維增強金屬以及石墨、陶瓷等新材料在工業中得到越來越廣泛的應用,普通的高速鋼和硬質合金刀具在對這些材料進行機械加工時,其缺陷就明顯暴露出來。另外,現代集成制造系統、計算機集成制造系統的問世,以及機械加工正朝著高精密、高速度、高生產率切削的方向發展,對刀具性能也提出了相當高的要求。開發出耐磨性能優良、能長時間進行穩定機械加工的超硬材料刀具是發展的必然趨勢。
天然金剛石具有許多優異的性能,如超高硬度、高熱導率、高光學透過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,且價格昂貴,無法在工業中大規模的使用。而用高溫高壓法制造的聚晶金剛石(PCD)刀具都含有5%-10%的結合劑成分,這導致了其所獲得的被加工材料表面質量低于天然金剛石刀具的加工表面質量,且PCD刀具不能制造成復雜的形狀。
化學氣相沉積(CVD)金剛石是純金剛石的多晶結構,沒有金屬結合劑成分,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),而成本遠比PCD低,且可在復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。
