CVD金剛石涂層刀具崛起，性價(jià)比遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)刀具？
2021年全球機(jī)床數(shù)據(jù)一路高漲（→詳情點(diǎn)擊查看）帶動(dòng)了刀具市場(chǎng)的繁榮。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2022年全球刀具市場(chǎng)將達(dá)到390億美元規(guī)模。而國(guó)內(nèi)刀具行業(yè)也早已存在百億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模，且保持一個(gè)較高的增長(zhǎng)速度，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年至2020 年平均市場(chǎng)規(guī)模為400億元。
復(fù)合材料應(yīng)用廣泛，CVD金剛石涂層刀具崛起
近年來(lái)隨著汽車(chē)、航空航天、3C等行業(yè)的飛速發(fā)展，各種難加工復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具或PVD涂層刀具的應(yīng)用在受到了極大的限制，超硬刀具尤其是單晶金剛石刀具及PCD復(fù)合片刀具因其卓越的切削性能、優(yōu)異的表面質(zhì)量、超長(zhǎng)的加工壽命越來(lái)越受到市場(chǎng)的認(rèn)可和青睞。
但是，這兩種刀具也存在一定缺點(diǎn)：
單晶金剛石受到本身性能、規(guī)格尺寸、價(jià)格的限制，主要用于精加工和連續(xù)加工領(lǐng)域，且無(wú)法加工成復(fù)雜形狀的刀具來(lái)使用；
根據(jù)加工對(duì)象不同，PCD復(fù)合片需要選擇不同規(guī)格的PCD材料，而且由于PCD復(fù)合片材料本身的性能差異，在一定領(lǐng)域內(nèi)限制了其應(yīng)用。
金剛石涂層刀具
與單晶金剛石刀具、PCD復(fù)合片刀具不同，CVD金剛石涂層刀具是采用化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法在硬質(zhì)合金刀具表面沉積CVD金剛石涂層的刀具。在CVD金剛石涂層過(guò)程中，刀具表面是純金剛石，沒(méi)有任何添加劑存在，避免了PCD復(fù)合片中添加劑金屬存在導(dǎo)致的應(yīng)用局限。而且整個(gè)沉積過(guò)程是在氣氛狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)刀具幾何形狀沒(méi)有特殊要求，可以在任意形狀的硬質(zhì)合金刀具表面做涂層，滿足復(fù)雜輪廓的加工需求。
兼具強(qiáng)韌性和低摩擦系數(shù)超高性價(jià)比完勝傳統(tǒng)刀具？
CVD金剛石涂層刀具既具有硬質(zhì)合金的強(qiáng)韌性，又兼具了金剛石表面平整光滑、摩擦系數(shù)小和容易研磨拋光等優(yōu)點(diǎn)，在切削加工領(lǐng)域的需求日益廣泛。
石墨模具加工：已有數(shù)據(jù)表明帶有CVD金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具加工石墨模具時(shí)，其壽命可達(dá)未涂層的硬質(zhì)合金刀具的10倍以上，同時(shí)，由于摩擦系數(shù)低，CVD金剛石涂層刀具加工速度可比硬質(zhì)合金刀具高2-3倍，不需冷卻液，可精確加工石墨電極的薄壁、深肋槽部位。在碳纖維復(fù)合材料的加工中，也有可能獲得較長(zhǎng)的刀具壽命和較高的加工質(zhì)量。
石墨模具
用于木工刀具：CVD金剛石涂層刀具因?yàn)榈毒弑砻鏋榧兘饎偸ぃ虼四湍バ詷O高，在木工刀具方面也廣受歡迎。市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告顯示，CVD涂層刀具在加工氧化鋁強(qiáng)化木地板上的壽命是PCD復(fù)合片壽命的2倍以上。而且在石材、玻璃纖維、碳基復(fù)合材料及有機(jī)復(fù)合材料的加工領(lǐng)域，CVD金剛石涂層刀具也是目前最理想的刀具材料。
用于高精度刀具：在制版行業(yè)廣泛應(yīng)用的制版精修刀、首飾行業(yè)用到的首飾刀等，這些刀具要求其本身的精度極高，刀具表面的粗糙度極低，以前只能使用單晶金剛石刀具才能滿足需求。目前CVD金剛石涂層刀具已廣泛應(yīng)用于超精加工領(lǐng)域，耐磨性比PCD刀具高2-10倍，加工質(zhì)量可與單晶金剛石刀具相媲美，而性價(jià)比遠(yuǎn)優(yōu)于單晶金剛石刀具。
國(guó)內(nèi)技術(shù)尚未成熟研發(fā)和搶占市場(chǎng)兩手抓
從發(fā)展水平來(lái)看，國(guó)外CVD金剛石涂層技術(shù)已日趨成熟，已有多家以CVD金剛石涂層刀具技術(shù)進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)的公司。對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)講，技術(shù)成熟度差一些，基本上是處于邊研發(fā)邊搶占市場(chǎng)階段。
金剛石涂層刀具
廈門(mén)金鷺（2022 ITES展商）和株鉆（2022 ITES展商），已經(jīng)向市場(chǎng)推出涂層刀具，包括PVD涂層和CVD金剛石涂層，都是作為硬質(zhì)合金刀具品質(zhì)的提升。
嘉興沃爾德作為科創(chuàng)板上市企業(yè)，一直將CVD金剛石涂層刀具技術(shù)作為公司的儲(chǔ)備技術(shù)，且已經(jīng)小規(guī)模地開(kāi)展測(cè)試及應(yīng)用。
河北上誠(chéng)超硬材料有限公司通過(guò)自主研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CVD生長(zhǎng)設(shè)備及涂層技術(shù)，可穩(wěn)定批量的向市場(chǎng)供貨，其產(chǎn)品質(zhì)量在大部分加工領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到甚至超出國(guó)外水平。
值得注意的是，CVD金剛石涂層刀具也并非毫無(wú)缺點(diǎn)。因金剛石薄膜與硬質(zhì)合金基體間附著力較差的缺點(diǎn)限制了CVD納米金剛石涂層刀具大規(guī)模工業(yè)化的應(yīng)用。隨著科研工作者的繼續(xù)努力，相信不久的將來(lái)，CVD金剛石涂層不論在技術(shù)、設(shè)備還是工藝上都會(huì)得到很大進(jìn)展。
