多層金剛石
金剛石刀具塗層LLC公司的總裁RogerBollier說：「起初，在刀具上只能形成單層多晶金剛石。」
Bollier說：「但是最近所取得的技術進步使得可以形成納米級晶體金剛石。納米級晶體結構可以產生非常光滑的表面並保持尖銳的刀刃，可以大大減少在加工碳纖維複合材料時的分層現象。」
他補充說：「將多晶和納米級晶體金剛石結合成互鎖層可以形成最好的金剛石塗層，而多層金剛石塗層已經成為所有有色金屬材料塗層的一種選擇。」
納米級晶體金剛石的多層提高了塗層的斷裂韌性。此外，亞微米晶體的微晶粒結構可以在切削刃上形成光滑的表面，用於加工出精細的表面光潔度，這樣在加工粘性有色金屬時，可以降低積屑瘤的形成。這些塗層還可以在乾式或用最少潤滑加工鋁合金時延長刀具壽命。
所有塗層的一種共同故障是裂紋。那種高而獨立的多晶金剛石結構趨向於沿直接進入基體的斷裂線產生裂紋。一旦塗層出現這種問題，整個塗層就都會剝落。
但是，納米級晶體金剛石卻以與基體呈45度角的方式產生裂紋。交錯的多晶和納米金剛石晶體層不斷改變在加工過程中形成的裂紋其方向，從而將金剛石塗層的壽命提高40%。
金剛石塗層刀具壽命
金剛石塗層刀具的壽命與被切割材料、切割速度、進給速度以及零件幾何結構等有關。
一般地，石墨金剛石塗層刀具比不帶塗層的鎢硬質合金刀具的壽命長10-20倍。因此，利用它們，可以進行無人看管加工，用一把刀具可以完全加工多個工件。大大減少磨損及刀具的重新校正。
在複合材料應用中，獲得較長壽命並非罕見。對於高密度纖維玻璃、碳纖維及G10-FR4，有報道稱，金剛石塗層刀具的壽命為不帶塗層的鎢硬質合金刀具壽命的70倍。
由於對刀具塗覆金剛石需要很長時間，因此為實現具有良好粘附力的金剛石塗層刀具所需進行的預處理過程成本高昂。
儘管金剛石塗層刀具成本為高質量硬質合金刀具的5倍左右，但是它們卻大大降低了整體生產成本，因為它們具有廣泛的操作範圍和很長的使用壽命。例如，有一家汽車製造廠在加工高密度纖維玻璃時，通過用可以加工750個零件、價值150美元的金剛石塗層立銑刀代替可以加工15個零件價值15美元的立銑刀，生產率大大提高。這種做法為公司每年節省了60多萬美元。
隨著航空業製造商越來越多地使用複合材料，工程師們意識到，將金剛石塗層與適應特定應用場合的刀具幾何結構進行適當組合可以提供最有效的加工解決方案。
複合材料，諸如高密度纖維玻璃、碳纖維及G10-FR4等很容易磨損。若對刀具不進行適當預處理，那麼這些材料的磨損有可能降低金剛石薄膜在硬質合金上的粘附性。
在一個航空應用中，國防製造和加工中心(NCDMM)及金剛石刀具塗層LLC公司為加工西考斯基(Sikorsky)黑鷹直升機中的驅動軸(由一個內部鈦襯體、一個IM7碳纖維管和一個外部鈦端接頭組成的)提供了一個「單刀」解決方案。這種金剛石塗層刀具可以加工出高質量孔，加工成本只有PCD刀具的幾分之一。
在另一個應用中，NCDMM和金剛石刀具塗層公司開發了一種用於加工(洛克希德-馬丁導彈和火力控制公司的)高精度瞄準系統的金剛石刀具。由於在研磨性應用中，刀具磨損非常嚴重，因此洛克希德此前很難實現很高的精度。在其他塗層發生剝落的應用場合，化學氣相沉積金剛石塗層卻大大提高刀具壽命和零件加工質量……
如何形成金剛石塗層
金剛石塗層是在真空室中採用氫氣和甲烷形成的。通常，這些氣體是以50：1的比例加到真空室中，以氫氣為主。真空室內的高溫元素會引起沉積過程的發生。例如，sp3Inc.採用加熱到大約2,200℃的細絲來將甲烷離解為碳和氫。然後，碳原子形成晶核，並生長成微細的金剛石晶體，隨著時間的推移，這些微細晶體會形成連續的金剛石薄膜。金剛石緩慢生長，每小時大約0.5~1.0微米。
在刀片上培養40微米的薄膜幾乎需要兩天的時間，大部分圓刀需要一個晚上的時間進行塗敷。
