隨著汽車、航空（kōng）和航天技術的飛速發展，對材料性能及加工技術的要求日益提高（gāo）。新型材料（liào）如碳纖維增（zēng）強塑料、顆粒增強金屬基複合材料（PRMMC）及陶瓷材料得到廣泛應（yīng）用。這些材料（liào）具有強度高、耐（nài）磨性好、熱膨脹係數小等特性，這決定了對（duì）它們進行機加工時刀具的壽命非常短。開發新型耐磨且穩定的（de）超硬切削刀（dāo）具是許（xǔ）多高校、科研院所和企業研究的課題。
金（jīn）剛石集力學、光學、熱學、聲學、光學等眾多（duō）優異性能於（yú）一身，具有（yǒu）極高的硬度，摩擦係數小，導熱性（xìng）高，熱膨脹係數和化學惰性低，是製造刀具的理（lǐ）想材料。本文對近年來（lái）金剛石刀（dāo）具製造方法的發（fā）展作一概述。
1．金剛石刀具的應用範圍
（1）難加工（gōng）有色金屬材料的加工
加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其（qí）合金時，材料易粘附刀具，加工困難。利用（yòng）金剛（gāng）石摩擦係數低、與有色金屬親和力（lì）小的特點，金（jīn）剛石刀具可有效防止金屬（shǔ）與（yǔ）刀具發生粘結（jié）。此外，由於金剛石（shí）彈（dàn）性模量大，切削時刃（rèn）部變形小，對（duì）所切削的有色金屬擠壓變形小，可使切（qiē）削過程在小變形下完成，從而可以提高加（jiā）工表麵質量。
（2）難（nán）加工非金屬材料的加工
加工含有大量高硬度質點（diǎn）的難加工非金屬材料（liào），如玻璃纖維增強塑（sù）料、填矽材料、硬質碳纖維/環氧樹脂複合材料時，材（cái）料的硬質點使刀具磨損嚴重，用硬質合金刀具難以（yǐ）加工，而金剛石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工效（xiào）率高。
（3）超（chāo）精密加工
隨著現代集成技術的問世，機（jī）加工向高精度方向發展，對刀具性能提出了相當高的要求。由於金剛石摩擦係數小、熱膨脹係數低、導熱（rè）率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它物質的親和（hé）力小，不易產生積屑瘤，發熱（rè）量（liàng）小（xiǎo），導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較（jiào）高質量的表麵。
2．金剛石刀具的製造（zào）方法
目前金剛石的主要加工方法有以下四種：薄膜塗層刀具、厚膜金（jīn）剛（gāng）石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石刀具。
2.1 薄膜塗層刀具
薄膜塗層刀具是在剛性及高溫（wēn）特性好的集（jí）體材料上通過化學氣相沉（chén）積（jī）法（CVD）沉積金剛石薄膜製成的刀具。
由於（yú）Si3N4係陶瓷（cí）、WC-Co係（xì）硬（yìng）質合金以及金屬W的熱膨（péng）脹係與金剛石接近，製膜時（shí）產生的熱應力小，因此可作為刀體的基體材料。WC-Co係硬質合金中，粘結相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，在沉積前需進行預處（chù）理以消除Co的影（yǐng）響（一般通過酸腐蝕去Co）。
化學（xué）氣相沉積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（chén）積下來（lái），碳原子在（zài）凝聚、沉積過程中形（xíng）成金（jīn）剛石相。目前用於沉積金剛石的CVD法主要包括：微波、熱燈絲（sī）、直（zhí）流電弧噴射法等。
金剛石薄膜的優點是可應用於各（gè）種幾何形狀複雜的刀（dāo）具，如帶有切屑的（de）刀片、端銑刀、鉸刀及鑽頭；可以用來（lái）切（qiē）削許多非金屬材料，切削時切削力小（xiǎo）、變形小、工作平穩、磨損慢（màn）、工件不易變形，適用於工件材質好、公差小的精加工。主要缺（quē）點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛（gāng）石薄膜刀具不具（jù）有（yǒu）重磨性。
2.2 金剛石厚膜焊（hàn）接刀具
金剛石厚膜焊接刀具的製作過程一般包括：大（dà）麵積的金剛石膜的製（zhì）備；將金剛（gāng）石膜切成刀具需要的形狀尺寸；金剛石厚膜與刀具基（jī）體材料的焊接（jiē）；金剛（gāng）石厚膜刀具切削刃的研磨與拋光（guāng）。（1）金剛石厚膜的製備與切割
常用的製備金剛石厚膜的工藝方法是直流（liú）等離子體射流CVD法。將金剛石沉積到WC-Co合金（表麵進行鏡麵加工）上，在基體的冷卻過程中，金剛石膜自動脫落。此（cǐ）方法沉積速度快（最高可達（dá）930μm/h），晶（jīng）格之間結（jié）合比較緊密，但是生長表麵（miàn）比較粗糙。金剛石膜（mó）硬度高（gāo）、耐磨、不導電決定了它的切割方法是激光切割（切割可在空氣、氧氣和氬氣的環境中進行）。采用激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還可以切出刀具的後角，具有切縫窄、高效等優點。
（1）金剛石厚膜刀具的焊接
金剛石與一般的金屬及其合金之間（jiān）具有很高的界麵能，致使（shǐ）金剛石不能被一般的（de）低熔點合金所浸潤，可焊性極差。目前主要通過在銅銀合金焊料（liào）中添加強碳化物（wù）形成元素或通過對金剛石表麵進行金屬化處理來（lái）提高（gāo）金剛石與金屬之間的可焊性（xìng）。
①活性釺料（liào）法
焊（hàn）料一般用（yòng）含Ti的銅銀合金，不加助熔（róng）劑在惰性氣體或真空中焊接。常用（yòng）的釺料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用（yòng）的製備（bèi）方法是電弧（hú）熔煉法和粉末冶金法。Ti作為活性元素在焊接過（guò）程中與C反映生成TiC，可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10分鍾，緩冷以減小內應力。
②表（biǎo）麵金屬化後焊接（jiē）
金剛（gāng）石表麵（miàn）的金屬化是（shì）通過表麵處理技術在金剛石表麵鍍覆金屬，使其表（biǎo）麵具有金屬或類金屬的（de）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結合強度（dù）。目前常用的鍍鈦方法有：真空物理氣相沉積（PVD，主要包（bāo）括真空蒸發（fā）鍍、真空濺（jiàn）射（shè）鍍、真空離子鍍等），化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。PVD法單次鍍覆量低，鍍覆過程中金（jīn）剛石的溫度低於500℃，鍍層與金剛石（shí）之間是物理附著、無化學冶金。CVD法Ti與金剛石發生化學反應形成強力冶金結（jié）合，反應溫度高，損害金剛石。
（2）厚膜金剛石刀具的刃磨
金剛石厚膜刀具的加工方法有：機械磨削（xuē），熱金屬盤研磨，離（lí）子束、激光束（shù）和等離子體刻蝕等。
2.3 金剛石燒結體刀具
將金剛石厚膜用滾壓研磨破壞的方法加工（gōng）成平均粒度為32～37μm的金（jīn）剛石晶粒或直接利用高溫高壓法製得金剛石晶粒，把晶粒粉末堆（duī）放到WC-16wt%Co合（hé）金上，然後用Ta箔將其隔離，在5.5GPa、1500℃條件下（xià）燒結60分鍾，製成金剛石燒結體，用此燒結體製成的車刀具有很高的耐磨性。
2.4 單晶金剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是將（jiāng）金剛石單晶固（gù）定在小刀頭上，小（xiǎo）刀頭（tóu）用螺釘或壓板固定在車刀刀杆上。金剛石（shí）在小刀頭上（shàng）的固定方法主要有：機械加固法（將金剛石底麵和加壓麵磨平（píng），用壓板加壓固定在小刀頭上）；粉末（mò）冶金法（fǎ）（將金剛石放在合金（jīn）粉末中，經加壓在（zài）真空中燒（shāo）結，使金剛（gāng）石固定在小刀頭上）；粘結和釺焊法（使用無機（jī）粘結劑或其它粘結劑固（gù）定金剛石（shí））。由於（yú）金剛石與基體的熱膨脹係數相差（chà）懸殊，金剛石易鬆動，脫落。
3.結語
目（mù）前在金剛石的產（chǎn）業化中還存在一些關鍵（jiàn）問題函待解決，如高速大麵積的金剛石厚膜沉積工藝、控製金剛石膜的晶界密度和（hé）缺陷（xiàn）密度、金剛石膜的低溫生長，金剛石薄膜與基體結合力弱等。金（jīn）剛石刀具優異的性能和廣泛的（de）發展前（qián）途（tú）吸引國（guó）內外無數的專家進行研究（jiū），有些已經取得了突破性進展（zhǎn），相信不久的將來金剛（gāng）石刀具將廣泛應用（yòng）到現代加工中。
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