自20世紀(jì)80年代起，人們在金剛石薄膜制備技術(shù)方面進(jìn)行了多方面的探索，開發(fā)出了多種金剛石薄膜沉積方法。目前，已成功開發(fā)出的金剛石膜的主要制備方法有熱絲CVD（HFCVD）法、微波等離子體CVD（MPCVD）法、直流等離子體噴射（DCArcPlasmaJet）CVD法和火焰沉積（FlameDeposition）CVD法等。
　　金剛石涂層硬質(zhì)合金工具技術(shù)的主要難點(diǎn)在于金剛石涂層與工具基體之間的附著力難以保障。鈷粘結(jié)相對金剛石涂層的影響主要表現(xiàn)在下述幾個方面：①碳在鈷中的擴(kuò)散與溶解將抑制金剛石相的形核和生長；②鈷的存在將催化非晶碳的形成，削弱金剛石涂層的附著力。通過采取適當(dāng)?shù)挠操|(zhì)合金表面預(yù)處理方法，可以改變硬質(zhì)合金表面的物理和化學(xué)性質(zhì)，顯著改善金剛石涂層對硬質(zhì)合金基體間的附著力。多年來，人們研究了許多種硬質(zhì)合金的表面預(yù)處理方法，如機(jī)械研磨、化學(xué)脫鈷、等離子體刻蝕、施加中間過渡層、準(zhǔn)分子激光輻照去鈷、化學(xué)反應(yīng)替代法和熱處理蒸發(fā)去鈷方法等。在實(shí)踐中，可選用其中的一種或聯(lián)合使用多種方法對硬質(zhì)合金進(jìn)行表面預(yù)處理。

經(jīng)常被采用的幾種硬質(zhì)合金表面預(yù)處理方法是：①堿處理＋酸處理兩步處理法。
　　這是一種有效的硬質(zhì)合金表面預(yù)處理方法，它先使用Murakami溶液（K3［Fe（CN）6］和KOH的水溶液）對硬質(zhì)合金表層的WC晶粒進(jìn)行一定程度的腐蝕，使其表面發(fā)生粗糙化；然后用H2SO4／H2O2溶液對硬質(zhì)合金的表面進(jìn)行處理，去除掉其表層的Co.上述的兩步處理法既消除了Co對金剛石形核的不利影響，同時增加了基體表面的粗糙度，可有效地提高金剛石涂層的附著力。
　　②在硬質(zhì)合金與金剛石涂層之間制備像W／WC、AlN、Ti、Mo等的過渡層。過渡層一方面能減小硬質(zhì)合金基體與金剛石涂層在熱膨脹系數(shù)方面的突變，緩和熱應(yīng)力，另一方面，過渡層能阻斷鈷的催化作用途徑，并在高溫下阻止鈷向金剛石涂層界面的擴(kuò)散。還有通過對硬質(zhì)合金進(jìn)行表面滲硼處理，使硬質(zhì)合金表層形成鈷與硼的穩(wěn)定化合物，達(dá)到消除硬質(zhì)合金表面存在的鈷對金剛石涂層過程的不利影響，提高金剛石涂層的附著力的目的。
　?、鄣入x子體刻蝕也是一種常用的硬質(zhì)合金表面預(yù)處理方法。等離子體具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性。CO＋H2、H2O＋H2等混合氣體的等離子體都能對鈷形成有效的刻蝕，去除硬質(zhì)合金表層的鈷。等離子體還能使硬質(zhì)合金表層的WC相還原為W，后者在金剛石涂層沉積過程中又會被碳化成WC相，從而增大金剛石涂層與硬質(zhì)合金基體的有效接觸面積，提高金剛石涂層的附著力。
　　金剛石涂層的微觀結(jié)構(gòu)對涂層工具的使用性能也有一定的影響。晶粒發(fā)育良好的（111）方向織構(gòu)為主的金剛石涂層一般具有較高的附著強(qiáng)度和耐磨性，但其表面的粗糙度較大；晶粒較小、結(jié)晶性較差的（100）織構(gòu)取向為主的金剛石涂層的耐磨性較差，但其表面較為光滑。因此，人們力圖通過控制金剛石涂層的工藝來改變涂層的微觀結(jié)構(gòu)，在涂層的初期生長結(jié)晶良好的主要為（111）取向的金剛石涂層，而在生長后期轉(zhuǎn)為生長結(jié)晶度較差的（100）取向的金剛石涂層。這樣做的好處在于既可以減小金剛石涂層的表面粗糙度，又可以保證金剛石涂層具有較高的附著力。
　　強(qiáng)電流直流擴(kuò)展電弧等離子體CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金工具技術(shù)強(qiáng)電流直流擴(kuò)展電弧等離子體CVD金剛石薄膜沉積技術(shù)是在DC－arc的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本實(shí)驗室研制強(qiáng)電流直流擴(kuò)展電弧等離子體CVD金剛石涂層沉積中試設(shè)備，就是在以前大量試驗的基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)金剛石涂層工具產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)而設(shè)計制造的。
　　本實(shí)驗室研制強(qiáng)電流直流擴(kuò)展電弧等離子體CVD金剛石涂層沉積中試設(shè)備的特點(diǎn)是：①工作時等離子體放電柱很長，長達(dá)500mm，所以可沉積金剛石的工作范圍大，有利于實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。②它的等離子體密度也非常高，這樣工件就可以放在遠(yuǎn)離等離子體的位置，等離子體的波動對工件的影響較小，沉積的金剛石薄膜質(zhì)量比較均勻。③工件的加熱靠氫原子在工件表面結(jié)合成氫分子時釋放的熱量，通過調(diào)節(jié)氫氣流量調(diào)節(jié)工件溫度，工件不需要額外的冷卻。④可以在復(fù)雜形狀的工具，如麻花鉆和端銑刀等工具上涂覆均勻的金剛石涂層。⑤設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)性比較好。
　　化學(xué)氣相沉積金剛石涂層工具的使用性能及應(yīng)用常規(guī)金剛石涂層硬質(zhì)合金工具的應(yīng)用金剛石涂層硬質(zhì)合金工具兼?zhèn)淞擞操|(zhì)合金和金剛石兩者的優(yōu)點(diǎn)，特別是它具有適用于各種復(fù)雜形狀工具的靈活性。金剛石涂層工具可被用于切削半成品陶瓷、石墨或玻璃纖維強(qiáng)化復(fù)合材料、黃銅、青銅、金屬基復(fù)合材料、塑料和層壓材料等。
　　金剛石優(yōu)異的高耐磨性使金剛石涂層工具具有比普通工具長得多的使用壽命。以加工A390合金時刀具的使用壽命為例，與未涂層硬質(zhì)合金刀具相比，刀具經(jīng)過金剛石涂層處理后，加工工件過程中涂層數(shù)控刀具參數(shù)的設(shè)置的磨損率非常低，刀具壽命提高了10倍以上。用金剛石涂層麻花鉆頭加工A390合金時，鉆孔數(shù)高達(dá)5000個，而使用未涂層硬質(zhì)合金鉆頭只能加工500多個，并且經(jīng)過金剛石涂層處理后，加工工件的表面光潔度明顯提高。從表中可以看到硬質(zhì)合金工具經(jīng)過金剛石涂層處理后，其使用壽命大幅度提高。
　　細(xì)晶粒硬質(zhì)合金金剛石涂層工具的應(yīng)用細(xì)晶粒硬質(zhì)合金不僅硬度高，耐磨性好，而且還具有較高的強(qiáng)度和韌性，因此細(xì)晶粒硬質(zhì)合金具有優(yōu)良的綜合性能。基體晶粒大小對切削性能有重要的影響，基體晶粒越細(xì)，其硬度越高，切削性能也越好。
　　細(xì)晶粒硬質(zhì)合金工具主要用于微型鉆頭、木工工具、精密工模具、牙鉆、難加工材料刀具等方面。例如細(xì)晶粒硬質(zhì)合金工具在電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用，電子工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是向小型化、集成化、精密化發(fā)展。集成電路板的材質(zhì)是環(huán)氧樹脂粘結(jié)玻璃纖維或玻璃纖維增強(qiáng)塑料，這就要求微型鉆頭有很高的硬度和耐磨性，而鉆頭直徑很小易折斷，所以它還要求鉆頭有高的強(qiáng)度和韌性，采用細(xì)晶粒硬質(zhì)合金金剛石涂層工具就可以滿足上述的工藝要求。
　　為了在延長金剛石涂層工具使用壽命的同時，提高加工工件的表面光潔度，日本OSG株式會社開發(fā)出了細(xì)晶粒高表面光潔度硬質(zhì)合金金剛石涂層工具。（a）是常規(guī)金剛石涂層工具的形貌，常規(guī)金剛石晶粒尺寸為5～10μm，膜厚14μm，通過控制沉積過程的工藝參數(shù)如沉積壓力、基體溫度、熱絲溫度、氣體流量等，減小金剛石晶粒的生長速度，提高二次形核率，可以得到細(xì)晶粒金剛石涂層工具（b）所示，金剛石晶粒尺寸1～2μm，涂層厚度12～14μm，涂層工具表面很光滑，加工的工件表面粗糙度很低。一般的金剛石涂層工具在加工硅鋁合金時，由于工具的表面粗糙度大，而影響了被加工工件表面的光潔度，因此難以獲得精加工所期待的光潔表面。而這種細(xì)晶粒高表面光潔度的金剛石涂層工具同時具有優(yōu)良的抗粘著性、較高的加工精度、好的表面光潔度和耐磨性。
　　金剛石涂層硬質(zhì)合金工具以其低廉的加工成本，優(yōu)良的性能和長的使用壽命引起了人們的關(guān)注。金剛石涂層工具在國外已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)用階段，美國sp3公司，德國Cemecon公司以及瑞士Balzers公司等多家公司的金剛石涂層產(chǎn)品已開始進(jìn)入市場；國內(nèi)雖然也有許多單位正在從事金剛石涂層工具的研究，但相對來講，國內(nèi)企業(yè)在下述幾個方面還存在著一定的差距：（1）金剛石涂層硬質(zhì)合金工具的涂層和基體之間的附著力仍需進(jìn)一步提高；（2）金剛石涂層硬質(zhì)合金工具涂層質(zhì)量的穩(wěn)定性還有待改善；（3）牙科鉆頭和電子工業(yè)用微型鉆頭等金剛石涂層工具有很好的市場前景，急需開發(fā)相關(guān)的技術(shù)；（4）適用于工業(yè)化生產(chǎn)硬質(zhì)合金金剛石涂層工具的生產(chǎn)設(shè)備還需要進(jìn)一步完善。
　　總之，隨著對金剛石涂層硬質(zhì)合金工具沉積設(shè)備的不斷改進(jìn)，以及配套的適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的基體預(yù)處理和薄膜沉積工藝的日益成熟，我國實(shí)現(xiàn)金剛石涂層工具產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)已指日可待。