隨著（zhe）汽車、航空（kōng）和航（háng）天技術的飛速發展， 對材料性（xìng）能及加工技術（shù）的要求日益提高。新型材（cái）料如碳纖維增強塑料、顆粒增強金屬基複合材料(PRMMC) 及陶瓷材料得到廣泛應用。這些材料具有強度高、耐（nài）磨性好、熱膨脹係數小等特性， 這決定了對它們進行機加工時刀具的壽命（mìng）非常短。開發新型耐磨且穩定的超硬切削刀具是許多高校、科研（yán）院所和企（qǐ）業研究的課題。金剛石集力學、光學、熱學、聲學、光學等（děng）眾多優異性能於（yú）一身（shēn），具有極高的硬度，摩擦係數小， 導（dǎo）熱性高，熱膨脹係數和化學（xué）惰性低， 是（shì）製造刀具的理想材料。本文對近年（nián）來金剛石刀具（jù）製造方法的發展作一概述。
1.金剛（gāng）石刀具的（de）應用範圍
(1)難加工有色金屬材料的加工
加（jiā）工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材（cái）料易粘附刀（dāo）具，加工困難。利用金剛石摩擦係數低、與有色金屬親和力小的（de）特（tè）點，金剛石刀具可有效防止（zhǐ）金屬與刀具發生粘（zhān）結。此外，由於金（jīn）剛石彈性模量大， 切（qiē）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（xuē）過程在（zài）小（xiǎo）變形下完成，從而（ér）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點的（de）難加工非金屬材料， 如玻璃纖維增強塑料、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（jīn）剛石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工效（xiào）率高（gāo）。
(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（dāo）具性能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（shù）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，導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件（jiàn）的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較高（gāo）質量（liàng）的表麵。
2.金剛石刀具的製造（zào）方法
目前金剛石的（de）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（dāo）具、金剛石燒結體刀（dāo）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（gāo）溫（wēn）特性好（hǎo）的集體材料（liào）上通（tōng）過化學氣相沉積法(CVD) 沉積金剛（gāng）石薄膜製成的刀具。由於Si3N4 係陶瓷、WC-Co 係硬質合金以及金屬W 的熱膨（péng）脹係與金剛（gāng）石接近， 製膜時產生的熱應力小， 因此可作為刀體（tǐ）的（de）基體材料。WC-Co 係（xì）硬質合金中， 粘結相Co 的存在易使（shǐ）金剛石薄膜與基體之間形成石墨（mò）而降低附（fù）著強度，在沉積前需進行預處理以消（xiāo）除Co 的影響( 一般通過酸（suān）腐蝕去Co)。化學氣相沉積（jī）法（fǎ）是采用一定的方法（fǎ）把含有C 源（yuán）的氣體激活，在極低的氣體壓強下，使碳原（yuán）子在一定區域沉（chén）積下來， 碳原（yuán）子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用（yòng）於沉積金（jīn）剛石的CVD 法主要（yào）包括：微波、熱燈絲、直流（liú）電弧噴射（shè）法等。
金剛石薄膜的優點是可應用於（yú）各種幾何形（xíng）狀複雜的刀具，如帶有（yǒu）切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及鑽頭;可以用來（lái）切削許多非（fēi）金屬材料，切削（xuē）時切削力小（xiǎo）、變形小、工作平穩、磨損慢、工件不易變形， 適用於工件材質好、公差小的精加工（gōng）。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛石薄（báo）膜（mó）刀具不具有（yǒu）重（chóng）磨性（xìng）。
2.2 金剛石厚膜焊接（jiē）刀具
金剛石厚（hòu）膜焊接刀具的製（zhì）作過程一般包括：大麵積的（de）金剛石（shí）膜的（de）製備;將金（jīn）剛石膜切成刀具需要的形狀尺寸;金剛石厚膜與刀（dāo）具基體材料的焊接;金剛石厚膜刀具（jù）切削刃的研（yán）磨與拋光。(1)金剛（gāng）石厚膜的製備與（yǔ）切割常用的製備金剛石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 合金(表麵進行鏡麵加工)上， 在基體的冷卻過程中， 金剛石（shí）膜自動（dòng）脫落。此方法沉（chén）積速度快(最高可達930μm/h)，晶格之間結合比較緊密， 但是生長表麵比較粗（cū）糙。金（jīn）剛石膜硬度高、耐（nài）磨（mó）、不導電決定了它的切割（gē）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（qiē）割不僅能將（jiāng）金剛石（shí）厚膜切割成所需要的形狀和尺（chǐ）寸，還可以切出刀具的後角，具有（yǒu）切縫窄、高效等優點。
(1)金剛石（shí）厚膜刀具的焊接
金剛石（shí）與一般的（de）金屬及其合金之間具有很高的界麵能， 致使金剛石（shí）不（bú）能（néng）被一般的低熔點合金（jīn）所浸潤， 可焊（hàn）性極差。目前主要通過在銅銀合金焊料中添加強碳化物形成元素（sù）或通過對金剛石表麵進（jìn）行金屬化處理來提（tí）高金剛石與金屬之間的可焊性。
①活性釺料法
焊料一（yī）般用含Ti 的銅銀合金，不加助熔劑在惰性氣體或真空中焊接。常用的釺料成分Ag=68.8wt% ， Cu=26.7wt% ， Ti=4.5wt% ，常用的製備方法是電弧熔煉法和粉末冶金法。Ti作為活性元素在（zài）焊接過程（chéng）中與C 反映生成TiC ，可提高金剛石與焊料的潤濕性（xìng）和粘結強度。加熱溫度一般為850℃，保溫10 分鍾，緩冷以減小（xiǎo）內應力。
②表麵金屬化後（hòu）焊接
金剛石表（biǎo）麵的金（jīn）屬化是通過表麵處理技術在金剛石表麵鍍覆金屬， 使（shǐ）其表麵具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Ag-Cu 合金釺料有較好（hǎo）的潤濕性和結合（hé）強度。目（mù）前常用的鍍鈦方法有：真空物理氣相沉積(PVD ，主要包括真（zhēn）空蒸發鍍、真空濺射鍍、真空離子（zǐ）鍍等)，化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結（jié）。PVD 法單次鍍覆量低， 鍍覆過程中金剛石的溫度低於500℃，鍍層與金剛石之（zhī）間是物理附著（zhe）、無化學冶金。
CVD 法Ti 與金剛石發生化學反應形成強（qiáng）力冶金結合，反應溫度（dù）高（gāo），損害金剛石。
(2)厚（hòu）膜金剛石刀具的（de）刃磨
金剛石厚膜刀具（jù）的加工方法有： 機械磨削，熱金屬盤研磨，離子束、激光（guāng）束和等離子體刻蝕等。
2.3 金剛（gāng）石（shí）燒結體刀具
將金剛石厚膜用滾壓研磨破壞（huài）的方法加工（gōng）成平（píng）均粒度為32～37μm 的（de）金剛（gāng）石晶粒或直接利用（yòng）高溫高壓法製得金剛石晶粒，把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co 合金上（shàng），然後用（yòng）Ta箔將其隔離，在5.5GPa、1500℃條件下燒結60 分鍾，製成金剛石燒結體，用此（cǐ）燒結體製（zhì）成的車刀（dāo）具有很高（gāo）的（de）耐磨（mó）性。
2.4 單（dān）晶（jīng）金剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是（shì）將金剛石單晶固定在小刀頭上， 小刀頭用螺（luó）釘或壓板固定在車刀刀杆上。金剛石在小刀頭上（shàng）的固定方法主要有：機械加（jiā）固法( 將（jiāng）金剛石底麵和加（jiā）壓麵（miàn）磨平，用壓板加壓固定在小刀頭上);粉末冶金法(將金剛石放在合金粉末中，經加壓在真空中燒結，使金剛石固定在小刀頭上);粘結和釺焊法(使用（yòng）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（shí）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（jiàn）問（wèn）題函待解決， 如高速大麵積（jī）的金剛石厚膜沉積工藝（yì）、控（kòng）製金剛石膜的晶界密度和缺陷密度、金剛石膜的低溫生長， 金剛（gāng）石薄膜與（yǔ）基體結合力弱等。金剛石刀具優異的性能（néng）和廣泛的發展（zhǎn）前途吸（xī）引國內外無數的專家（jiā）進行研究， 有些已（yǐ）經取得了突破性進展（zhǎn），相信不（bú）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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