隨著汽車（chē）、航空和航天技術的飛速發展， 對材（cái）料（liào）性能及加工技（jì）術的要求日益提高。新型材料如碳纖維增強塑料、顆粒增強金屬基複合（hé）材料(PRMMC) 及陶瓷材料得到廣泛應用。這些材（cái）料（liào）具有強度高、耐磨性好、熱膨（péng）脹係數小等特性， 這決定了對它（tā）們進行機加工時刀（dāo）具的壽命非常短（duǎn）。開發（fā）新型耐磨且穩定的超（chāo）硬切削刀具是許多高校、科研院所和企業研究的（de）課題。金剛石集力學、光（guāng）學、熱（rè）學、聲學（xué）、光學等眾多優異性能於一身，具有極高的硬度，摩擦係數小， 導熱性高，熱膨脹係數和化學惰性低， 是製造刀具（jù）的理想材料。本文對近年來金剛（gāng）石刀具製造方法的發（fā）展作（zuò）一概（gài）述。
1.金剛石刀具的應用範圍
(1)難加工有（yǒu）色金屬材（cái）料（liào）的加工
加工（gōng）銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材料易（yì）粘附刀具，加工困難。利用金剛石摩（mó）擦係數低、與有色（sè）金屬親和（hé）力（lì）小的特點，金剛石刀（dāo）具可有效防止金屬與（yǔ）刀具發（fā）生（shēng）粘結（jié）。此外，由於金剛石（shí）彈性模量大， 切（qiē）削時刃部變形小， 對所切削的（de）有色金屬擠壓變形小， 可使切削過程在小變形下完成，從而可以提高加工表麵質量。
(2)難加工非金屬材料的加工
加工含有大量高硬度質（zhì）點的難加工非金屬材料， 如（rú）玻璃纖維增強塑料、填矽材料、硬質碳纖維/環氧樹脂複（fù）合材料時，材料的硬質點使刀（dāo）具磨損（sǔn）嚴（yán）重（chóng），用（yòng）硬質合金刀具難以加工，而（ér）金剛石刀具（jù）硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。
(3)超精密加工
隨著現代集成技術的問世， 機加工向高精度方向發展， 對刀具性能提出（chū）了相當高的要求。由於金剛石摩擦係數小、熱膨（péng）脹係數（shù）低、導熱率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它（tā）物質（zhì）的親和力小，不（bú）易產生積屑瘤， 發熱量小，導熱（rè）率高（gāo），可以避免熱量（liàng）對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切（qiē）削變形小（xiǎo），可（kě）以獲得較高質量的表麵。
2.金（jīn）剛石刀具的（de）製造方法（fǎ）
目前金剛石的主要加工方法有以下四種： 薄膜塗層刀具、厚膜金剛（gāng）石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石（shí）刀具。
2.1 薄膜塗層刀（dāo）具
薄膜塗層刀具是在剛性（xìng）及高溫特性好的集體材料上通過化學氣（qì）相沉（chén）積法(CVD) 沉（chén）積金剛石薄膜製成的刀具（jù）。由於Si3N4 係陶瓷、WC-Co 係硬質合金以及（jí）金屬W 的熱膨脹係與金剛石接近， 製（zhì）膜時產生的熱應力小， 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（shǐ）金（jīn）剛石（shí）薄膜（mó）與基體之間（jiān）形成石墨而降（jiàng）低附著強度，在沉積前需進行預處理以消除Co 的影響( 一般通過酸腐蝕去Co)。化學氣相沉積法是采用一定的方法把（bǎ）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（zǐ）在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用於沉積金剛石的CVD 法主要包括（kuò）：微波、熱燈絲、直流電弧噴射法等。
金剛石薄膜的優（yōu）點是可應用於各（gè）種幾（jǐ）何形狀複雜的刀具，如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸（jiǎo）刀及（jí）鑽頭;可以用（yòng）來切削許多（duō）非金（jīn）屬材料，切削（xuē）時切削（xuē）力小、變（biàn）形小、工作平穩、磨損慢、工件不易變形， 適用於工件材（cái）質好、公差小的精加工。主要缺點是金剛石薄膜與（yǔ）基體的粘接力較差，金剛石薄膜刀具不具有（yǒu）重磨（mó）性。
2.2 金剛石厚（hòu）膜焊接刀具
金剛石厚膜焊接（jiē）刀具的製作過程一般包括：大麵積的金剛石膜的製備;將金（jīn）剛石膜切成刀具需要的形狀尺寸;金剛石厚（hòu）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)金剛石厚膜的製備與（yǔ）切割常（cháng）用的製備金剛石厚膜的工藝方法是直（zhí）流等離子體射流CVD 法。將金剛（gāng）石（shí）沉積到WC-Co 合金(表麵進行鏡麵加工)上， 在基體（tǐ）的冷卻過程中， 金剛石膜自動（dòng）脫落。此方法沉積速度快(最高可達930μ m/h)，晶格之間結合比較緊密， 但是生長表麵（miàn）比較粗（cū）糙。金剛石膜硬度高、耐磨、不導電決定了它（tā）的切割方法是激光切割(切割可在空氣、氧氣和氬氣的（de）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（hòu）角，具有切縫窄、高效等優點。
(1)金剛石（shí）厚（hòu）膜刀具的（de）焊（hàn）接
金剛石與一般（bān）的金（jīn）屬及其合金之間具有很（hěn）高的界麵能， 致使金剛石不能（néng）被一般的低熔點合金所浸（jìn）潤， 可焊性極差。目前主（zhǔ）要（yào）通過在銅銀合金焊料中添加強碳化物形成元素或通過對金（jīn）剛石表麵進行金屬化處理來提高金剛石與（yǔ）金屬（shǔ）之間的可（kě）焊性。
①活性釺料法
焊（hàn）料一般用含Ti 的銅（tóng）銀合金（jīn），不（bú）加助熔劑（jì）在（zài）惰性氣體或真空中焊接。常（cháng）用的釺料成分Ag=68.8wt% ， Cu=26.7wt% ， Ti=4.5wt% ，常用的製備方法（fǎ）是電弧熔煉法和粉末冶金法。Ti作（zuò）為活性元素（sù）在焊接過程中（zhōng）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（zhōng），緩冷以減小內應力（lì）。
②表麵（miàn）金屬化後焊接
金剛（gāng）石表麵的（de）金（jīn）屬化是通過表麵處理（lǐ）技術在金剛石表（biǎo）麵鍍覆（fù）金屬， 使其表麵具（jù）有金屬或類金（jīn）屬的性能。一般（bān）是（shì）在金剛石的表麵鍍Ti， Ti 與C 反應生（shēng）成TiC ， TiC 與Ag-Cu 合金釺料有較好的潤（rùn）濕性和結合強度。目前常用（yòng）的鍍鈦方（fāng）法有：真空物理氣相沉積(PVD ，主要包（bāo）括真（zhēn）空蒸發鍍、真（zhēn）空濺射鍍、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（dī）， 鍍覆過程中（zhōng）金剛石（shí）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，熱金屬盤研磨，離子束、激光束和等離子體刻蝕等。
2.3 金剛石燒結體（tǐ）刀具（jù）
將金剛石厚膜用滾壓（yā）研磨破壞的方法加（jiā）工成平均粒度為32～37μm 的金剛石晶（jīng）粒或直接利用高溫高壓法（fǎ）製得金剛石晶粒，把晶粒粉（fěn）末堆（duī）放到WC-16wt%Co 合金上，然後用Ta箔將其（qí）隔（gé）離，在5.5GPa、1500℃條件下燒結60 分鍾，製成（chéng）金剛石燒結體，用此燒結體製成的車刀具有很（hěn）高的耐磨性。
2.4 單晶金剛石刀具
單晶金剛石（shí）刀具通常是將金剛石單晶固定在小刀頭上， 小刀頭（tóu）用螺釘或壓板（bǎn）固（gù）定在車刀刀杆上。金剛石在小刀頭上的固定方法主要有：機（jī）械加固法( 將金剛石底麵和加壓麵磨平，用壓板加壓固定在小刀（dāo）頭上);粉末冶（yě）金法(將金（jīn）剛（gāng）石（shí）放在合金粉末中，經加壓在真（zhēn）空中燒結，使金剛石固定在小刀頭上);粘結和釺焊法(使用無（wú）機粘結（jié）劑或其它粘結劑固定金剛石（shí）)。由於金剛石與基體的熱膨脹係數相差懸殊，金剛石易鬆動，脫落。
3.結語
目前在金剛石的（de）產業化中還存在一些關鍵問題函待解決， 如（rú）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缺陷密（mì）度、金剛石膜的低溫生長， 金剛石薄膜（mó）與基體結合力弱等。金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（jiā）進行研究， 有些已經取得了（le）突破性進展，相信不久的將來金（jīn）剛石刀具將廣泛應用（yòng）到現（xiàn）代（dài）加工中。
中文 
English
