在機械制造中，刀具材料對刀具切削性能和加工效率與質(zhì)量，具有決定性的作用。計算機集成先進加工系統(tǒng)的出現(xiàn)，各種難加工材料在不同行業(yè)的應(yīng)用，高速切削和高效切削以及精密加工、綠色制造的不斷向前發(fā)展，對刀具特別是對刀具材料提出了全新的更高的要求。
　　自20世紀中期以後，工程材料中不斷出現(xiàn)和應(yīng)用難加工金屬和非金屬材料。原用的刀具，如高速鋼、硬質(zhì)合金刀具等難以勝任其加工要求，於是超硬刀具材料便應(yīng)運而生。
　　最早的超硬刀具材料只有金剛石和立方氮化硼(PCBN)兩種。人類從使用天然金剛石開始，後來研制成功人造金剛石和立方氮化硼，這兩種材料雖然已得到廣泛應(yīng)用，但因其價格很高，成型和加工都頗為困難，加上金剛石刀具不能加工黑色金屬，應(yīng)用推廣受到限制。
　　新型刀具材料CNx
　　近年來出現(xiàn)了一種新型刀具材料氮化碳。美國物理學(xué)家A.M.Lin和M.L.Cohen用分子工程理論，設(shè)計出新型超硬無機化合物CNx。根據(jù)體彈模量的計算，這種化合物可以達到接近甚至超過氮化硼和金剛石的硬度。
　　利用de反應(yīng)磁控濺射工藝，國內(nèi)外的物理和材料科技人員能在不同的基體材料上沉積出CNx超硬薄膜。這種薄膜具有高硬度、高耐磨、低摩擦和強導(dǎo)熱等性質(zhì)，而且不與黑色金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
　　1.CNx薄膜的機械性能
　　國內(nèi)物理學(xué)家在高速鋼刀具和硬質(zhì)合金刀具上沉積CNx薄膜，其表面顯微硬度經(jīng)測量為4000∼7200HV?？梢娖溆捕纫堰_到立方氮化硼的硬度，但稍低於人造金剛石的硬度。也有人曾用劃痕法測量過CNx薄膜涂層的附著力，驗證其達到了JB/T8365標準規(guī)定。
　　2.CNx表面涂層刀具的實驗
　　(1)CNx表面涂層高速鋼刀具的鉆削實驗
　　筆者用直徑Φ10.5mm的M2(W6Mo5Cr4V2)高速鋼麻花鉆，進行CNx表面涂層，涂層厚度3∼5μm。用涂層前後的相同鉆頭在38CrNi3MoVA(經(jīng)過調(diào)質(zhì)，硬度為36∼40HRC)高強度鋼上鉆孔，孔深為12mm。
　　切削用量：進給量f=0.13mm/r，轉(zhuǎn)速n=600r/min，切削速度v=19.8m/min;不加切削液。這樣的工況下，每鉆一個孔約耗時9.6s，刀具磨損值VB在鉆頭最大直徑處的後刀面上測量。同時，為了進行不同涂層的對比，筆者又用常規(guī)的PVD工藝制成的TiN表面涂層的M2高速鋼麻花鉆，與上述麻花鉆一并進行鉆孔實驗。
　　如用0.3mm後刀面磨損量為磨鈍標準，則CNx涂層鉆頭可鉆48個孔，約為未涂層鉆頭的8倍、TiN涂層鉆頭的2倍。可見，CNx涂層對提高耐磨性的效果非常顯著。TiN涂層鉆頭的鉆孔數(shù)為24個。未涂層M2鉆頭的鉆孔數(shù)為6個。
　　(2)CNx表面涂層硬質(zhì)合金刀片的車削實驗
　?、俟P者用K30硬質(zhì)合金刀片為基體，涂覆CNx薄膜，車削T12A淬硬工具鋼(硬度61HRC)。將其與未涂層的K30刀片進行對比，參加對比的還有立方氮化硼(PCBN)車刀。