金刚石工具是指以金刚石（天然或人造）作为切削、磨削或 drilling 材料的一类高性能工具。金刚石是已知最硬的天然物质（莫氏硬度10），具有极高的耐磨性、热导率和化学稳定性，因此在加工硬脆材料、精密制造等领域具有不可替代的优势。

主要类型

磨削工具

金刚石砂轮：用于硬质合金、陶瓷、玻璃等材料的精密磨削。

研磨膏/粉：用于抛光或超精密加工（如光学镜片、半导体晶圆）。

切削工具

金刚石车刀：用于超精密车削（如铝合金、铜等有色金属，避免刀具粘附）。

PCD（聚晶金刚石）刀具：由金刚石微粉与金属结合剂烧结而成，用于加工复合材料、碳纤维等。

钻探工具

地质钻头：石油、矿产勘探中用于钻探坚硬岩层。

工程薄壁钻：建筑行业钻孔（如混凝土、石材）。

锯切工具

金刚石锯片：切割石材、瓷砖、混凝土等（通过电镀或烧结工艺将金刚石颗粒固定在基体上）。

线锯：用于硅片、蓝宝石等脆性材料的切割。

其他特种工具

金刚石修整笔：用于修整砂轮形状。

纳米金刚石涂层工具：通过CVD（化学气相沉积）技术在刀具表面镀金刚石薄膜。

核心优势

超高硬度：可加工其他工具难以处理的材料（如碳化钨、氧化锆）。

长寿命：耐磨性极佳，减少更换频率，适合自动化生产。

高精度：刃口可加工至纳米级光洁度（如光学元件、集成电路）。

耐高温：金刚石在800℃以下性能稳定（但需避免铁族金属的催化石墨化）。

应用领域

半导体工业：硅片切割、晶圆抛光。

光学制造：透镜、激光晶体加工。

汽车航空：碳纤维复合材料、高硅铝合金部件加工。

建筑装饰：石材、陶瓷的切割与雕刻。

能源勘探：石油钻头、页岩气开采工具。

技术挑战

成本高：尤其是大颗粒单晶金刚石或高质量PCD。

加工铁基材料受限：金刚石与铁、钴、镍在高温下反应，导致石墨化。

脆性：需优化工具设计（如负前角、加强支撑）以避免崩刃。

发展趋势

纳米金刚石复合材料：提升韧性和耐磨性。

3D打印金刚石工具：定制复杂形状（如微细结构钻头）。

绿色制造：减少加工冷却液使用（金刚石的高导热性可支持干切削）。