單晶鉆石高光刀具有天然和人造兩種，天然單晶金剛石數(shù)量少，價格昂貴，主要用于光學(xué)行業(yè)如眼鏡、光學(xué)鏡頭、數(shù)碼電子光學(xué)配件、汽車光學(xué)系統(tǒng)、航天特殊飛行眼鏡等，以及某些有色金屬的超精密切削加工中。人造單晶金剛石具備與天然單晶金剛石相同的結(jié)構(gòu)而且有與之相媲美的性能，同時成本相對天然金剛石低廉，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用和商業(yè)前景，主要用于有色金屬的超精密切削、亞克力領(lǐng)域以及要求高光效果的機(jī)加工中。

  （1）天然金剛石（ND）：

  天然金剛石約98%屬于Ia型氮[N]（~2500ppm）天然金剛石的形成大部份是在至少25億年的巖石中產(chǎn)生，而且大約在140~200公里的地底下形成，在這個深度下的強(qiáng)大壓力(每平方基葉150萬磅）和極高溫度（約2800℃)造成稀有的碳

  原子緊密的聚集在一起，而形成的晶體結(jié)構(gòu)。

  經(jīng)過火山爆發(fā)，強(qiáng)烈的能量猛烈推擠含有金剛石的古老巖石，然后迅速的被巖漿或熔解的石頭帶到地面。由于金剛石擁有高硬度、高耐磨耗與高熱傳導(dǎo)系數(shù)，因此很早就被應(yīng)用在切削工具之上，近年來科技進(jìn)步，對加工質(zhì)量與被加工物誤差的要求，鉆石的特性更被廣泛的應(yīng)用在光學(xué)元件的加工。

  （2）人造（高溫高壓合成）單晶金剛石：

  屬于Ib型單結(jié)晶合成金剛石之一，氮[N]多為分散或固溶狀態(tài)存在于晶體內(nèi)部，人造單晶金剛石顧名思義是由人工合成的，在一個無氧且高溫(1000°C以上)高壓的環(huán)境里合成出來的，由于擁有和金剛石相當(dāng)?shù)母哂捕?、高耐磨耗與高熱傳導(dǎo)系數(shù)。

  由于和金剛石同屬于單結(jié)晶體，無晶界的性質(zhì)可以制造出非常鋒利的刀刃質(zhì)量，是其他材料無法達(dá)到的境界，長久以來被應(yīng)用在制作超精密加工的金剛石刀具，拋光工具和耐磨耗元件。

  人造單晶金剛石目前最大尺寸可達(dá)8mm。

  （3）人造（CVD合成）單晶金剛石：

  屬于IIa型金剛石型單結(jié)晶合成金剛石之一，氮[N]<1 ppm，[B] < 0.05 ppm ，CVD合成單晶金剛石的制程環(huán)境是在氫碳之混合氣的腔體中，利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)來合成出來。

  這是一種超高技術(shù)所合成出來的高質(zhì)量單晶金剛石，可做到完全無色透明，幾乎沒有任何雜質(zhì)，擁有更高的耐磨耗和更好熱傳導(dǎo)系數(shù)，更能夠使被加工物擁有更高質(zhì)量的加工表面，同時如果在生長過程中有選擇性的通入摻雜氣體，便可以制備出多種有色金剛石。

  單晶金剛石刀具的性能優(yōu)勢：

  （1）單晶金剛石刀具具有極高的硬度（10000HV），從而獲得良好的耐磨性；

  （2）單晶金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利，切削時不宜粘刀和產(chǎn)生積屑瘤，可進(jìn)行超薄切削和超精密加工；

  （3）摩擦系數(shù)低，加工時變形小，可減小切削力；

  （4）刃口在800倍No ** rski（尼康）顯微鏡下觀察無缺陷，加工有色金屬時表面粗糙度可達(dá)Rz0.1～0.05μm， 被加工工件的形狀精度控制50nm以下；

  （5）采用精選的單晶金剛石刀具顆粒，一致性好，使用壽命是硬質(zhì)合金刀具的100倍，甚至幾百倍。

  單晶金剛石刀具適合加工材料：

  （1）金，銀；

  （2）銅，銅合金；

  （3）鋁，鋁合金；

  （4）鈹合金；

  （5）無氧銅(OFC) ；

  （6）無電解鎳；

  （7）石墨、玻璃、塑料、陶瓷，未燒結(jié)硬質(zhì)合金；

  （8）各種纖維和顆粒加強(qiáng)復(fù)合材料、橡膠和各種耐磨木材(尤其是實心木和膠合板、MDF等復(fù)合材料)。

  單晶金剛石刀具應(yīng)用領(lǐng)域：

  （1）光學(xué)行業(yè)：如光學(xué)透鏡，（非）球面透鏡，光學(xué)玻璃，光學(xué)模仁，反射鏡等；

  （2）印刷行業(yè)：輥筒模具；

  （3）汽車行業(yè)：夜間行駛光學(xué)系統(tǒng)，投影燈，鋁合金輪轂等；

  （4）3C行業(yè)：手機(jī)外圓鏡面/按鍵鏡面/電筒外圓鏡面，計算機(jī)硬盤基片等；

  （5）電子電器：如計算機(jī)硬盤基片等；

  （6）國防工業(yè)/航空航天：如導(dǎo)彈的導(dǎo)航陀螺等；

  （7）新材料：如陶瓷，工程塑料等；

  （8）珠寶首飾；

  （9）醫(yī)療器械：如隱形眼鏡，加速器電子槍等；

  金剛石刀具將會在切削領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用

  金剛石材料刀具具有極高的硬度和耐磨性，能有效地加工銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料等。金剛石俗稱“金剛鉆兒”，也就是我們常說的鉆石。天然金剛石礦藏都是史前就已經(jīng)形成的，且無生長規(guī)律可循。“人造金剛石主要應(yīng)用于軍工業(yè)和航空航天業(yè)。因為它耐高溫、高壓，宇航員的頭盔膜、航空飛船的隔熱板、高鐵的軌枕等都需要它。人造金剛石還廣泛應(yīng)用于先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代加工業(yè)，從牙科的修牙鑲牙刀、整容醫(yī)院的磨骨刀，到汽車的軸承、電子元件都用得到它。而人造金剛石鑲嵌的大型波紋片，可用來切割巨大的石料和公路水泥，在地質(zhì)勘探和石油開采中也發(fā)揮了重要的作用。