隨著汽車、航空和航天技術的飛速發展，對材料性能及加工技術的要（yào）求日益提（tí）高。新型材料如碳纖維（wéi）增強塑料（liào）、顆粒（lì）增強金屬基複合材料（PRMMC）及（jí）陶瓷材料得到廣泛應用。這些材料具有強度高、耐磨性好（hǎo）、熱膨脹係數（shù）小等特性，這決定了（le）對它們進行（háng）機加工時刀具的壽命非常短。開發新型耐磨且穩定的超硬（yìng）切削刀具（jù）是許多高校、科研院所和企業研究的課題（tí）。
金（jīn）剛石集力學、光學、熱學、聲學、光學等眾多優異性（xìng）能於一身，具有極高的硬度，摩擦係數小，導熱性高，熱（rè）膨脹係數（shù）和（hé）化學惰性低，是製造（zào）刀具的理想材料。本文對近年來金剛石刀具製造方法的發展作一概述。
1．金剛石刀具的應用範圍
（1）難加工有色金屬材料的加（jiā）工
加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材（cái）料易粘附（fù）刀具，加工（gōng）困難。利（lì）用金剛石摩（mó）擦係數低、與有色金屬親和力小的特點（diǎn），金剛石刀具可有效防止金屬與刀具（jù）發生粘結（jié）。此外，由於金（jīn）剛石彈性模量大（dà），切削時刃部變形小，對（duì）所切削（xuē）的有色金屬擠壓變形小，可使切（qiē）削過程在小變形下完成，從而（ér）可（kě）以提高加（jiā）工表麵質量。
（2）難加工非金屬材料的加工
加工含有大量高硬度質點的難加工（gōng）非金屬材（cái）料，如玻璃纖（xiān）維增強塑料、填矽材料、硬質碳纖維/環氧樹（shù）脂複合材料時，材料的硬質點使刀具磨損嚴重，用硬質合金刀具難以加工，而金剛石刀具硬度高、耐磨性好（hǎo），因此加工效率（lǜ）高。
（3）超精（jīng）密加工（gōng）
隨著現代集成技術的問世，機加工向高精（jīng）度方向（xiàng）發展，對刀具性能（néng）提出了相當高的要求。由於金剛石摩擦係數小、熱膨（péng）脹係數低、導熱率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它物質的親和力小，不易產生積屑瘤，發熱量小（xiǎo），導熱率高，可以（yǐ）避免熱量對刀刃和工件的影響，因（yīn）此刀刃不（bú）易鈍化，切（qiē）削變形小（xiǎo），可以獲得較高質量的表麵。
2．金剛石刀具的製造方法
目前金剛石的（de）主要加工方（fāng）法有以下四種：薄膜塗層刀具（jù）、厚膜金剛石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石（shí）刀（dāo）具。
2.1 薄（báo）膜塗層刀具
薄膜塗層刀具是（shì）在剛性及高溫特（tè）性好的集體材料上通過化學氣相沉積法（CVD）沉積金剛石薄膜製成的刀具。
由（yóu）於（yú）Si3N4係陶瓷、WC-Co係硬質合金以及金屬W的熱膨脹係與金剛石接近，製膜時產生的熱（rè）應（yīng）力小，因此可作為（wéi）刀體的基體材料。WC-Co係硬質合金中，粘結（jié）相Co的存在易使金剛石薄膜與基體之間形成石墨而降低附著強度，在沉積（jī）前需進行預處理以消除（chú）Co的影響（一般通過酸腐蝕去Co）。
化學氣相沉積（jī）法是采用一定的方法把含有C源的氣體激活，在極低的氣體壓強下，使碳原子在一定區域沉積下來，碳原子在凝聚、沉積過程中形成（chéng）金剛石相。目前用於（yú）沉積金剛石的CVD法主要包括：微波、熱燈（dēng）絲（sī）、直流電弧噴射（shè）法等。
金剛（gāng）石薄膜的優點是可應（yīng）用於各種幾何形狀複雜的（de）刀具，如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及（jí）鑽頭（tóu）；可以用來切削許多非金屬材料（liào），切削（xuē）時切削力小、變形（xíng）小、工作平（píng）穩、磨損慢、工件不易變形（xíng），適用於工件材質好、公差小（xiǎo）的精加工。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金（jīn）剛石薄膜刀具不（bú）具有重（chóng）磨性。
2.2 金剛石厚膜焊接刀具
金剛石厚膜焊接（jiē）刀（dāo）具的製作過程一般包括：大麵積的金剛石膜的製備；將金剛石膜切成刀具需要的形狀尺寸；金剛石厚膜與刀具基體材料的焊接；金剛石厚膜刀具切削刃的研磨與拋光。（1）金剛（gāng）石厚（hòu）膜的製備與切割
常用（yòng）的製備金剛（gāng）石厚膜的工藝方法是直流等離（lí）子體射流CVD法。將（jiāng）金剛石沉（chén）積到WC-Co合金（表麵進行鏡麵加工）上，在基體的冷卻過（guò）程中（zhōng），金（jīn）剛石膜（mó）自動脫落。此方法沉積速度快（kuài）（最高可達930μm/h），晶格之間結合比較緊密，但是生長表（biǎo）麵比較粗糙。金剛石膜硬度高（gāo）、耐磨、不導電（diàn）決定了它的切割方法是激光切割（切割可在空氣、氧氣和（hé）氬（yà）氣（qì）的環境中（zhōng）進行（háng））。采用激光切割（gē）不僅能將金剛石厚膜切割成所需要（yào）的形狀和尺寸，還可以（yǐ）切出（chū）刀（dāo）具的後角，具有切縫（féng）窄、高效等優點。
（1）金剛石厚膜刀具的焊接
金剛石與一（yī）般的金屬及其（qí）合（hé）金之間具有很高的界麵能，致使金剛石不能被一般的低熔點合（hé）金所浸潤，可焊性極差（chà）。目前主要通過在銅銀合（hé）金焊料中添加強（qiáng）碳（tàn）化物形成（chéng）元素或通過對金剛石表麵進行金屬化處理來提高金剛石與金（jīn）屬之間的可焊性。
①活性釺料法
焊料一般用含Ti的銅銀合金，不加助熔劑在（zài）惰性氣（qì）體或真空（kōng）中焊接。常（cháng）用的釺料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的製（zhì）備方法是電弧熔煉法和粉末（mò）冶金法。Ti作（zuò）為（wéi）活性元素在焊接過程中與（yǔ）C反映生成TiC，可（kě）提高金剛石與焊料的潤濕性和粘結強度。加熱溫度一般為850℃，保溫（wēn）10分鍾，緩冷以減小（xiǎo）內應力（lì）。
②表麵金屬化後焊接
金剛石表麵的金屬化是通過表麵處理技術在金（jīn）剛石表麵鍍覆金屬，使其表（biǎo）麵（miàn）具有金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表麵鍍Ti，Ti與C反應生成TiC，TiC與Ag-Cu合金釺料有較好的潤濕性和（hé）結合強度。目前（qián）常用的鍍鈦（tài）方法有：真（zhēn）空物理氣（qì）相（xiàng）沉積（PVD，主要包（bāo）括真空蒸（zhēng）發鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等），化學氣相鍍和粉末（mò）覆蓋燒結。PVD法單次鍍覆（fù）量（liàng）低，鍍覆過程中金剛石（shí）的溫度（dù）低於500℃，鍍層與金剛石之間是物理附著（zhe）、無化學冶金。CVD法Ti與金剛石發生化學反（fǎn）應形成強力冶金結合，反應溫度高，損害金剛石。
（2）厚膜金剛石刀（dāo）具的刃磨
金剛石厚膜刀具（jù）的加工方（fāng）法有：機械磨削，熱金屬盤研磨，離子（zǐ）束、激光束和等離子體刻（kè）蝕等（děng）。
2.3 金剛（gāng）石燒結體刀具（jù）
將金（jīn）剛石厚膜用滾壓研磨破（pò）壞的方（fāng）法加工成平均粒度為32～37μm的金剛（gāng）石晶粒或直接利用高溫高（gāo）壓法製得金剛石晶粒，把晶粒粉末堆（duī）放到WC-16wt%Co合金上，然後（hòu）用Ta箔將其隔離，在5.5GPa、1500℃條（tiáo）件下燒結60分鍾，製（zhì）成金剛（gāng）石燒結體，用此燒結體製成的車刀具有很高的耐磨性。
2.4 單晶（jīng）金剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是將金剛石單晶固定在小刀頭上（shàng），小刀頭用螺釘或壓板固定在車刀刀杆上。金剛石在小刀頭上（shàng）的固定方法主（zhǔ）要有（yǒu）：機械加固法（將金剛石底麵和加壓麵（miàn）磨平，用壓板（bǎn）加壓（yā）固定在（zài）小（xiǎo）刀（dāo）頭上（shàng））；粉末冶金法（將金剛石放在合金粉末中，經加壓在真空（kōng）中燒（shāo）結，使金剛石固定在小刀頭上）；粘結和（hé）釺（qiān）焊法（使用無機粘結劑或其它粘結劑（jì）固定金剛石）。由於金剛石與基體的熱膨脹係數相差懸（xuán）殊，金剛石易鬆動，脫落。
3.結語
目前在金剛石的產業化中還存在一些關鍵問題函待解決（jué），如高速大麵積的金剛石厚膜沉積工藝、控製金剛石（shí）膜的晶界密度和缺陷密度、金剛石膜的低溫生長，金剛石薄（báo）膜與基體結合力（lì）弱（ruò）等（děng）。金（jīn）剛石刀具優異的性能和（hé）廣泛的發展前途吸引國內外無數的專家進行（háng）研究，有些已經取得了突破性進展，相信不久的將（jiāng）來金剛石刀具將廣泛應用到現代加工中。
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