隨（suí）著汽車（chē）、航空和航天技術的飛速發展， 對材（cái）料性能及加工技術的要（yào）求日益（yì）提高。新型材料如碳纖維增強塑料（liào）、顆粒增強金屬基複合材料(PRMMC) 及陶瓷材料得到廣（guǎng）泛應用（yòng）。這些材料具有強度高、耐磨性好、熱膨（péng）脹係數小等特性， 這決定了（le）對它們進行機加工（gōng）時刀具的壽命非常短。開發新型（xíng）耐磨且穩定的超硬切削刀具是許多高校（xiào）、科研院所和（hé）企業（yè）研（yán）究的課題。金剛石（shí）集力學、光（guāng）學（xué）、熱學、聲學、光學等眾多優（yōu）異性能於（yú）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（jīn）剛石刀具製造方法的發展作一（yī）概述。
1.金剛石刀具（jù）的應用（yòng）範圍
(1)難加（jiā）工有色金屬材料的加工
加工銅（tóng）、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材料易粘附刀具，加工困難。利用金剛石摩擦係數低、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與刀具發生粘結。此外，由於（yú）金剛（gāng）石彈性模量大， 切削時刃部變形小， 對所切削的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（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（gāo）硬度質點的難（nán）加工非金屬材料， 如玻璃纖維增強塑料（liào）、填矽材料、硬質碳纖維/環氧樹脂複合材料時，材料的硬質（zhì）點使刀具（jù）磨損嚴重，用硬質合金刀具難以加工（gōng），而金剛石刀具硬度高、耐磨性好（hǎo），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（xìng）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、導熱率高，能切下極薄的切（qiē）屑，切屑容易（yì）流出，與其它物質的親和力小（xiǎo），不易（yì）產生積屑瘤， 發（fā）熱量小，導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的（de）影響，因此刀刃不易鈍化（huà），切削變形小，可以獲得較高質量的表麵。
2.金剛石刀具的製造方法
目前金剛石的主（zhǔ）要加工方法有（yǒu）以下四種： 薄膜（mó）塗層刀具、厚膜（mó）金剛石焊接刀具（jù）、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石刀具。
2.1 薄膜塗層（céng）刀具
薄膜塗層刀具是在剛性及高（gāo）溫（wēn）特性好的集體材料上通過化學氣相（xiàng）沉積法（fǎ）(CVD) 沉積金剛石薄膜製成的刀具。由於Si3N4 係陶瓷、WC-Co 係硬質合金（jīn）以及金屬W 的熱（rè）膨脹係與金剛石接近， 製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（zài）易使金剛石薄膜與基體之間形成石墨而降（jiàng）低附著強度（dù），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含有C 源的氣（qì）體激活，在極低的氣體壓強（qiáng）下，使碳原子在一定區域沉積下來， 碳原子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用於沉積（jī）金剛石的CVD 法主要包括：微（wēi）波、熱（rè）燈（dēng）絲、直流電（diàn）弧噴射法等。
金剛石薄膜的優點是可應用於各種幾何形狀複雜（zá）的刀具，如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及鑽（zuàn）頭;可以用（yòng）來切削許多非金屬材料，切削時切削力小、變形小、工作平穩、磨損慢、工（gōng）件不易變形（xíng）， 適用於工件材質好、公差小的（de）精（jīng）加工。主要缺點（diǎn）是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛石薄膜刀具不具有（yǒu）重磨性。
2.2 金剛石厚膜焊接刀具
金（jīn）剛石厚膜焊接（jiē）刀（dāo）具的製（zhì）作過程一般包括：大麵積的金剛石膜的製備（bèi）;將金剛石（shí）膜切成刀具需要的形狀尺寸;金剛石厚膜與刀具基體（tǐ）材料的焊接;金剛石厚膜（mó）刀具切削刃的研（yán）磨與拋光。(1)金（jīn）剛石厚膜的製備與切割（gē）常用（yòng）的製備金剛石厚膜的工藝方法（fǎ）是直流等離子體（tǐ）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（chén）積速度快(最高可達930μ m/h)，晶格之間（jiān）結合比較緊密， 但是生長表麵比較粗糙。金剛石膜硬（yìng）度（dù）高、耐磨、不導電決定了（le）它的切割方法是激光切割(切割可在（zài）空氣、氧氣和氬氣的環境中進（jìn）行)。采用激光切割不僅能將金剛石厚膜切割（gē）成所需要的形狀和尺寸，還可以切出刀具的（de）後角，具有切縫窄、高效等（děng）優（yōu）點。
(1)金剛石厚膜刀具（jù）的焊（hàn）接
金剛石與一（yī）般的金（jīn）屬及（jí）其（qí）合金之間具有很高（gāo）的界麵能， 致使金剛石不能（néng）被一般的低熔點合金所（suǒ）浸潤， 可焊性極差。目前主要（yào）通過在銅銀合金焊料中添加強碳化物形成元素（sù）或通過對金剛石表（biǎo）麵進行金屬化處理來提高金剛石與金屬之間的可焊性。
①活性釺料法
焊料一般用含Ti 的銅銀合金，不加助熔劑在惰性氣體或真（zhēn）空中焊接。常用的釺料成（chéng）分Ag=68.8wt% ， Cu=26.7wt% ， Ti=4.5wt% ，常用的製備方法（fǎ）是電（diàn）弧熔煉法和粉末冶金法。Ti作為活性元素在焊接過程中與C 反映生成TiC ，可提高金剛石與焊料的（de）潤濕性和粘結強（qiáng）度。加熱溫度一般為850℃，保溫10 分鍾，緩冷以減小內應力。
②表麵（miàn）金屬化後焊接
金剛石表麵（miàn）的金屬化是（shì）通過表麵處（chù）理技術在金（jīn）剛石表麵鍍（dù）覆金（jīn）屬， 使其表麵具（jù）有金屬或類金屬的性（xìng）能。一般是在金剛石的表麵鍍Ti， Ti 與C 反應生成TiC ， TiC 與（yǔ）Ag-Cu 合金釺（qiān）料（liào）有較好的潤濕（shī）性和結合強度。目前常用的鍍鈦方法有：真空（kōng）物（wù）理氣相沉積(PVD ，主要包括真空蒸發鍍、真空濺射鍍（dù）、真空離子鍍等)，化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。PVD 法單次（cì）鍍覆（fù）量低， 鍍覆過程中金（jīn）剛（gāng）石的（de）溫度低於500℃，鍍層與金剛（gāng）石之（zhī）間是物理附著、無化學冶金。
CVD 法Ti 與金（jīn）剛石發生（shēng）化學反應（yīng）形成強（qiáng）力冶金結合，反應溫度高，損害金剛（gāng）石。
(2)厚膜金剛石刀具（jù）的刃磨
金剛石厚膜刀具的加（jiā）工（gōng）方法有（yǒu）： 機械磨削，熱金屬盤研磨，離子束、激光束和等離子體刻蝕（shí）等。
2.3 金剛石燒結體刀（dāo）具
將金剛石厚膜用滾壓研磨破壞的方法加工成平均粒度為32～37μm 的（de）金剛（gāng）石晶粒或直接利用高溫高壓法製得金（jīn）剛石晶粒，把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co 合金上，然後用Ta箔將其隔（gé）離，在5.5GPa、1500℃條件下燒結60 分鍾，製（zhì）成（chéng）金剛石燒結體，用此燒結體（tǐ）製成（chéng）的車刀具有很高的（de）耐磨性。
2.4 單晶（jīng）金剛石刀具
單晶金剛（gāng）石刀具通常是將金剛石單（dān）晶固定在小刀頭上， 小刀頭用螺（luó）釘（dìng）或壓板固定在車（chē）刀刀杆（gǎn）上。金剛石在小刀頭上的固定方法主要有（yǒu）：機械加固法( 將金剛石底麵和加壓麵磨平（píng），用壓板（bǎn）加壓固定在小刀頭上);粉末（mò）冶金法(將金剛石（shí）放在合金粉末中，經加（jiā）壓（yā）在真空中（zhōng）燒結，使（shǐ）金剛石固定在小刀頭（tóu）上);粘（zhān）結和釺焊法(使用無機粘結劑或（huò）其它（tā）粘結劑固定金（jīn）剛（gāng）石)。由於金剛石與基體的熱膨脹（zhàng）係數相差懸殊（shū），金剛石易（yì）鬆（sōng）動，脫落（luò）。
3.結語
目前（qián）在金剛石的產業化中還存（cún）在一些關鍵問題函待解決， 如高速大麵積的金剛石厚膜沉積工藝、控製金（jīn）剛石膜的晶界（jiè）密度和缺陷密度、金剛石膜的低溫生（shēng）長， 金剛石薄膜與基（jī）體結合（hé）力（lì）弱等。金剛石刀具優異的性能和廣泛的發展前途吸引國內外無數（shù）的專家進行研究， 有些已經取得了突破性進展，相信不久的將來金（jīn）剛石刀具將廣泛應用到現代（dài）加（jiā）工中。
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