隨（suí）著汽車、航空和航天技（jì）術的飛速發展（zhǎn）， 對材料性能及加工技術的要求日益提高。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) 及陶瓷材料得到廣泛應用。這些材料具有強度高、耐磨性好、熱膨（péng）脹係數小等特性， 這（zhè）決定了對它們進行機加工時刀具的壽命非常短（duǎn）。開發（fā）新型耐磨且穩定的超硬切削刀具是許（xǔ）多高校、科研院所和企業研究的課題。金剛石集力學、光學、熱學、聲學、光學等眾多優異性能於一身，具有極高的硬度，摩擦（cā）係數小， 導熱性高，熱（rè）膨脹係數和（hé）化學惰性低， 是製造刀具的理想材料。本文對近年（nián）來金剛石刀具製造方法的發展（zhǎn）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，材料（liào）易粘附刀具，加工困（kùn）難。利用金剛（gāng）石摩（mó）擦係數低（dī）、與有色金屬親和力小的（de）特點，金剛石刀具（jù）可有效防止金屬與刀具發生（shēng）粘結。此外，由於（yú）金剛石彈性模量大， 切削時刃部變形小， 對所（suǒ）切削的有色（sè）金（jīn）屬擠壓變形小， 可（kě）使切削過程在（zài）小（xiǎo）變形下完成，從而可以（yǐ）提高加工表麵質（zhì）量。
(2)難加工非金屬材料（liào）的加工
加工含有大量高硬度質點的難加工非金（jīn）屬材料， 如玻璃纖維（wéi）增（zēng）強塑料、填矽（guī）材料、硬質碳纖維/環氧（yǎng）樹脂複合（hé）材（cái）料（liào）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（xìng）好，因此加工效率高。
(3)超精密（mì）加工
隨著現（xiàn）代集成技術的問世， 機（jī）加工向（xiàng）高（gāo）精度方向發展， 對刀具性能提出了相（xiàng）當高（gāo）的要（yào）求。由於金剛石摩擦係數小、熱膨（péng）脹係數低、導熱（rè）率高，能切下極薄的切（qiē）屑，切（qiē）屑容易流（liú）出（chū），與（yǔ）其它物質的親和力小，不易產生積屑瘤（liú）， 發熱量小（xiǎo），導熱率高，可以避（bì）免熱量對刀刃（rèn）和工件（jiàn）的影響（xiǎng），因此刀刃不（bú）易鈍化，切削變形小，可以獲得（dé）較高質（zhì）量的表麵。
2.金剛石刀具的製造方法（fǎ）
目前金剛石（shí）的主要加工方法有以下四種： 薄膜塗（tú）層刀具、厚膜金剛石焊（hàn）接（jiē）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（jù）是在剛性及高溫特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（jù）。由於Si3N4 係陶瓷（cí）、WC-Co 係硬質合金以及金屬W 的熱（rè）膨脹係與金剛（gāng）石接近， 製膜時產生的（de）熱應力小， 因此（cǐ）可作為刀體（tǐ）的基（jī）體材料。WC-Co 係硬質（zhì）合金中， 粘結（jié）相Co 的存在易使金剛石薄膜與基（jī）體之間形（xíng）成石墨（mò）而降低附（fù）著（zhe）強度，在沉積前（qián）需進行（háng）預處理以消除Co 的影響( 一般通過酸腐（fǔ）蝕去Co)。化（huà）學氣相沉積法是采用一定的方法（fǎ）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、沉積過程中形成金剛石相。目前用於沉積金剛石（shí）的CVD 法（fǎ）主要包括：微波、熱（rè）燈絲、直流電弧噴射法（fǎ）等。
金剛石薄膜（mó）的優（yōu）點是可應用於各（gè）種幾何形狀複雜的刀具，如帶有切屑的刀片、端（duān）銑刀、鉸刀及鑽頭;可以用來切削（xuē）許多非金屬材料，切削時切（qiē）削力小、變形小、工作（zuò）平穩、磨損慢、工件不易變形， 適用於工件材質好、公差小的精加工。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛石薄膜刀具不（bú）具有重磨性。
2.2 金（jīn）剛石厚膜焊接刀具
金剛石厚膜焊接刀具的製作過（guò）程一般包括：大（dà）麵積的金剛石膜的製備;將（jiāng）金剛（gāng）石（shí）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（jiē）;金剛（gāng）石厚膜刀具切削刃的研磨與拋光。(1)金剛石厚膜的製備與切割常用的製備金剛石（shí）厚膜的工藝方法是直流等離子體射流CVD 法。將金剛石沉積到WC-Co 合（hé）金(表麵進行鏡麵加工)上， 在基（jī）體的冷卻過程中， 金剛石膜自動脫落。此方法沉積速度快(最高可達930μm/h)，晶（jīng）格之間結合比較緊密， 但是生長（zhǎng）表麵比較粗糙。金剛石膜硬度高、耐（nài）磨、不導電決定了它的切割方法是激光（guāng）切割(切割可（kě）在空氣、氧氣和氬氣（qì）的環境中（zhōng）進行)。采用激光切（qiē）割不僅能將金剛石厚膜切割（gē）成（chéng）所需要的形狀和尺寸，還可以切（qiē）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（de）焊接
金剛石與一般的金屬及其合（hé）金之間具有很高的界麵（miàn）能， 致使金剛石不能被（bèi）一般的低熔點（diǎn）合金所浸潤， 可焊（hàn）性極差。目前主要通（tōng）過在銅銀合金焊料中（zhōng）添加（jiā）強碳化物形成元素或（huò）通過對金（jīn）剛石表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（qiān）料法
焊料一般用含Ti 的銅銀合（hé）金，不加助熔劑在惰性氣體或真空中焊接。常用的（de）釺料成分Ag=68.8wt% ， Cu=26.7wt% ， Ti=4.5wt% ，常用的製備（bèi）方法是電弧熔煉（liàn）法和粉末冶金法。Ti作（zuò）為活性元素在焊接過程中與（yǔ）C 反映生成（chéng）TiC ，可提高金（jīn）剛（gāng）石與（yǔ）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表麵金屬化（huà）後焊接
金剛石表麵的金屬化是通過表麵處理技術在金剛石表麵鍍覆金屬， 使其表麵具有（yǒu）金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表麵鍍（dù）Ti， Ti 與C 反應生成TiC ， TiC 與（yǔ）Ag-Cu 合金釺料有較好的潤濕性和結合強度。目前常用的鍍鈦方（fāng）法有（yǒu）：真空物理（lǐ）氣相沉積(PVD ，主要（yào）包（bāo）括真空蒸發鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等)，化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。PVD 法單次（cì）鍍（dù）覆量低， 鍍覆過程中金剛石的（de）溫度低於500℃，鍍層與（yǔ）金剛石（shí）之間是（shì）物理（lǐ）附著、無化學冶金。
CVD 法Ti 與金剛石發生化學反應（yīng）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（mó），離子束（shù）、激光束和等離子體（tǐ）刻蝕等。
2.3 金剛（gāng）石燒結（jié）體刀具
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 的金剛石晶粒或直接利用高溫高壓法製得金剛石（shí）晶粒，把晶粒粉末（mò）堆放到WC-16wt%Co 合金上，然後用Ta箔將其（qí）隔離（lí），在5.5GPa、1500℃條件下燒結60 分鍾，製成金剛石燒結體（tǐ），用此燒結體製成（chéng）的車刀具（jù）有（yǒu）很高的耐磨性。
2.4 單晶金（jīn）剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是將金（jīn）剛石單晶固定（dìng）在小刀頭上， 小刀頭用螺釘或壓板固定在車刀刀杆上。金剛石（shí）在小刀頭上的固定方法主（zhǔ）要（yào）有：機械加固法( 將（jiāng）金剛石（shí）底麵和加壓麵磨平，用（yòng）壓板加壓固定在小刀頭上);粉末冶金法(將金剛石（shí）放在合金粉末中，經加壓在真空中燒結，使金（jīn）剛石固定（dìng）在小刀頭上);粘結和釺焊法(使用無機粘結劑或其它粘（zhān）結劑固定金剛石)。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（yǔ）
目（mù）前在金剛石的（de）產（chǎn）業化中還存在一些（xiē）關鍵問題函待解（jiě）決， 如高速大麵積的金（jīn）剛石厚膜沉積工藝、控製（zhì）金（jīn）剛石膜的晶界密（mì）度和缺陷密度（dù）、金（jīn）剛石膜的低溫生長， 金剛石薄膜與基體結合力弱等。金剛石（shí）刀（dāo）具優異的性能和廣泛的發展前（qián）途吸引國內外無數的專家進行研究（jiū）， 有些已經（jīng）取得了突破性進展（zhǎn），相信不久的將來金剛石刀具將廣泛應（yīng）用到（dào）現代加工中。
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