隨著汽（qì）車、航（háng）空和航天技術的飛速發展（zhǎn），對（duì）材料性能（néng）及加工技術（shù）的要求（qiú）日益提（tí）高（gāo）。新型材料如碳纖維增強塑料、顆粒增強金屬基複合材料（liào）（PRMMC）及陶瓷材料得到廣泛應用。這些材料具（jù）有強度高、耐磨性好、熱膨脹（zhàng）係數小等（děng）特性，這決定了對它們進（jìn）行機加工時刀（dāo）具的壽（shòu）命非常短。開發新型耐磨且穩定的超硬切削刀具是許多高（gāo）校、科研院所和企業研（yán）究的課題（tí）。
金剛（gāng）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（yìng）度，摩擦係數小，導熱性高，熱膨脹係數和化學惰性低，是製造刀具的理想材料。本文對近年來（lái）金剛石刀具製造方法的發展作一概述。
1．金剛石刀具的應用範（fàn）圍
（1）難加工有色金屬材料的加工
加工銅、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（yǔ）有色金屬親和力小的特點，金剛石（shí）刀具可有效防止金屬與刀具（jù）發生粘結（jié）。此外，由於金剛石彈性模量大，切（qiē）削時刃部變形小，對所切削的有色金屬擠壓變形小（xiǎo），可（kě）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（jiā）工非金屬材料的加工
加工含有大量高硬度質點的難加工非金屬材料，如玻璃纖維增強塑料、填矽材料、硬（yìng）質碳纖維/環氧樹脂複合材料（liào）時，材料的硬質點使刀具磨損嚴重（chóng），用硬質合金刀具難以加（jiā）工，而金剛石刀具硬度高（gāo）、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（xiàng）發（fā）展，對刀具性能提出了相當高的（de）要求。由於金剛石摩擦係（xì）數小、熱膨脹係數低、導熱率高，能切下極薄的（de）切屑，切屑（xiè）容易流出，與其它物質的親和力小，不易產生積屑瘤，發熱（rè）量小，導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃（rèn）不易（yì）鈍化，切削（xuē）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
目前金剛石的主要加工（gōng）方法有以下四種：薄膜塗層刀具、厚（hòu）膜金剛石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和（hé）單晶金剛石刀具。
2.1 薄膜（mó）塗層刀具
薄膜塗層刀具是在剛性及高溫（wēn）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。
由於Si3N4係陶瓷、WC-Co係硬質合金以及金屬W的（de）熱膨脹係與（yǔ）金剛石接近，製膜（mó）時產生的熱應力小（xiǎo），因此可作為刀體的基（jī）體材料。WC-Co係（xì）硬質合金中，粘結相Co的存在易使金剛石薄膜與基體（tǐ）之間形成石墨而降低附（fù）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（suān）腐蝕（shí）去Co）。
化（huà）學（xué）氣相（xiàng）沉積法是采用（yòng）一定的（de）方法（fǎ）把含有（yǒu）C源（yuán）的氣體激活，在極（jí）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（jīn）剛（gāng）石（shí）相。目（mù）前用於沉積金剛石的CVD法主要包括：微波、熱燈絲、直流電弧噴（pēn）射法等。
金剛石薄膜的優（yōu）點是可應用（yòng）於各種幾何形狀複雜的刀具（jù），如帶有切屑的刀片、端銑（xǐ）刀、鉸刀及鑽頭；可以用來切削許多（duō）非金屬材料，切削時（shí）切削力小、變形小、工作平穩、磨損慢、工件不易變形，適用於工件材質好（hǎo）、公差（chà）小的精加工。主（zhǔ）要缺點是金剛石薄膜與基體的（de）粘接力較差，金剛石薄膜刀具不具（jù）有（yǒu）重磨性（xìng）。
2.2 金剛石厚膜焊（hàn）接刀（dāo）具
金剛石厚膜焊接刀具的製作過（guò）程一般包括：大麵積的金（jīn）剛石膜的（de）製備；將（jiāng）金剛石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；金剛（gāng）石厚膜（mó）刀具切削刃的研磨（mó）與（yǔ）拋光。（1）金剛石厚膜的製（zhì）備與切割
常用的製備金剛石厚膜的工藝方法是直流等離（lí）子體射流CVD法。將金剛石沉積到WC-Co合金（表麵進行鏡（jìng）麵加（jiā）工）上，在（zài）基體的冷卻過（guò）程中，金（jīn）剛（gāng）石膜自動脫落。此方法沉積速度快（最高（gāo）可達930μm/h），晶格之間結（jié）合比較緊密，但是生（shēng）長表麵比較粗糙。金剛石膜硬度（dù）高、耐磨、不導（dǎo）電決定了它的切割方法是激光切割（gē）（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（jǐn）能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和（hé）尺寸，還（hái）可以切出刀具的後（hòu）角，具有切縫窄、高效等（děng）優點。
（1）金剛石厚膜刀具（jù）的焊接
金剛石與一般的金（jīn）屬及其合金之間具有很高的界麵能，致使金剛石不能被一般的（de）低熔點合金所浸潤（rùn），可焊（hàn）性極差。目前主要通（tōng）過在銅銀合金焊料中添加強碳化物形成元素或通過（guò）對（duì）金（jīn）剛石表麵進行金（jīn）屬化（huà）處理來提高金剛石與金屬之間的可焊（hàn）性。
①活性釺料法
焊料一般用含Ti的銅銀合金（jīn），不加助熔劑在惰性氣體或（huò）真空中焊接。常用的釺料成分（fèn）Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的製備方法是電弧熔煉法和（hé）粉末冶金法。Ti作為活性元素在焊接過程中與C反映生成（chéng）TiC，可提高金剛石與焊料的潤濕性和粘結強（qiáng）度。加熱溫度一般為850℃，保溫10分鍾，緩（huǎn）冷（lěng）以減小內應力。
②表麵（miàn）金屬化後（hòu）焊接
金剛石表麵的金屬化是通（tōng）過表麵處理技（jì）術在金剛石表麵鍍覆金屬，使（shǐ）其（qí）表麵具（jù）有金（jīn）屬或類金屬的性能（néng）。一般是在金剛石的表麵鍍Ti，Ti與（yǔ）C反（fǎn）應生成TiC，TiC與Ag-Cu合金釺料（liào）有較好的潤濕性和結合強度。目前常用的鍍鈦方法有：真空物理氣相（xiàng）沉積（jī）（PVD，主要包括真空蒸發鍍、真空濺射鍍（dù）、真（zhēn）空離子鍍等），化學氣相鍍和粉末覆蓋（gài）燒結。PVD法單次鍍覆量低，鍍覆過程中金剛（gāng）石的溫度（dù）低於（yú）500℃，鍍層與（yǔ）金剛石（shí）之間是物理附著、無化學冶金。CVD法Ti與（yǔ）金剛石發生化學反應形成強力（lì）冶金結合，反應溫度高，損（sǔn）害金（jīn）剛石。
（2）厚膜金剛石（shí）刀具的刃磨
金剛石厚膜（mó）刀（dāo）具的加工方法有：機械（xiè）磨削，熱金屬盤研（yán）磨，離子束（shù）、激光束和等離子體刻蝕等。
2.3 金剛石燒結體刀具
將金剛石厚膜（mó）用滾壓研磨破壞的方法（fǎ）加工成平均粒度為32～37μm的金剛石晶粒或直接利（lì）用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，然後用Ta箔將其隔（gé）離，在5.5GPa、1500℃條件下燒結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（dān）晶金剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是將金剛石單晶固（gù）定在小刀頭上，小（xiǎo）刀（dāo）頭用（yòng）螺釘或壓板固定在車刀刀杆上。金剛石在小刀頭上的固定方法主要有：機械加固法（將金剛石底麵和加（jiā）壓（yā）麵磨平，用壓板加壓（yā）固定在小刀頭上）；粉末冶（yě）金法（將金剛石放在合金粉（fěn）末中，經加壓在真空中燒結，使金剛石固定在（zài）小刀頭上）；粘結和釺焊法（使用無機粘結劑或其（qí）它粘結劑固定金剛石）。由於（yú）金剛石與基體的熱膨脹係數相（xiàng）差懸殊，金剛石易鬆（sōng）動，脫落。
3.結語
目（mù）前在金剛石的產（chǎn）業化中還存在一（yī）些關鍵（jiàn）問題函待解決，如高速大麵積的金剛石厚膜沉（chén）積工藝、控（kòng）製金剛石（shí）膜（mó）的晶界密度和缺陷密度、金（jīn）剛石膜的低溫（wēn）生長，金（jīn）剛石薄膜與基體結合力弱（ruò）等。金剛（gāng）石刀具優異的（de）性能和廣泛的發展前途吸引國內外無數的專家進行研究，有些已經取得了（le）突破性進展，相信不久的將（jiāng）來（lái）金（jīn）剛石刀（dāo）具將廣泛應用到現代加工（gōng）中。
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