在20世纪70年代，随着增韧氧化锆陶瓷的成功研制，极大的扩展了氧化锆在新型陶瓷材料中的应用。作为结构陶瓷以及功能陶瓷中的佼佼者，氧化锆陶瓷有着耐高温高寒，耐磨损，耐腐蚀以及高强度等优点，被广泛应用在国防，能源，汽车，航空航天等工业领域。但是，由于氧化锆陶瓷硬度高、韧性低和塑性变形能力差，难以加工，同时也会引起刀具的磨损和失效加快，最终影响加工效率和加工质量。利用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)制备的金刚石薄膜具有高耐磨性、高硬度、高热导系数、低摩擦系数以及化学稳定性好等优点，使其成为理想的工具涂层材料。CVD金刚石涂层刀具极高的硬度和耐磨性，可以减小刀具磨损，另外它较低的摩擦系数在减小切削力的同时也利于提高加工质量，所以它在氧化锆陶瓷的切削加工方面会有显著的优越性。本文主要研究用于铣削加工氧化锆陶瓷的金刚石薄膜涂层刀具，首先通过进行金刚石薄膜与氧化锆陶瓷摩擦磨损实验，研究比较两者之间的摩擦学性能，然后通过工艺参数的调整在硬质合金铣刀基体表面沉积不同厚度以及不同类型的金刚石薄膜涂层，通过进行切削试验，对比研究不同金刚石涂层刀具切削加工性能，研究不同厚度与类型金刚石薄膜对切削性能的影响。本文的主要研究内容如下：1.使用热丝CVD法在硬质合金球头铣刀上沉积了微米金刚石（microcrystallinediamond，MCD）薄膜，纳米金刚石（nanocrystalline diamond，NCD）薄膜和微米纳米复合金刚石（microcrystalline and nanocrystalline composite diamond，MNCD）薄膜，同时也通过调整沉积时间制备了不同厚度的金刚石薄膜，厚度分别为3μm，4.5μm和9.5μm，通过扫描电镜和拉曼光谱对金刚石薄膜进行表征。MCD薄膜表面粗糙凹凸不平同时存在较多的尖峰，可以看到明显的尺寸约为2~3μm金刚石晶粒；MNCD薄膜的表面形貌与NCD类似，表面比较平坦没有明显的晶体颗粒表面，这是由于细小的纳米金刚石颗粒集聚成团簇状分布。2.采用UMT(High Temperature Tribometer)-2多功能高温摩擦磨损试验机对硬质合金平片以及在硬质合金平片基体表面沉积的三种不同结构的金刚石薄膜，即MCD薄膜、NCD薄膜和MNCD薄膜，与氧化锆陶瓷配副材料组成的摩擦副在干摩擦条件下的摩擦学性能进行了试验研究。摩擦学试验结果显示，硬质合金和三种不同结构的金刚石薄膜的摩擦系数分别为0.553，0.205，0.181以及0.138。金刚石薄膜的表面粗糙度对其与氧化锆陶瓷的摩擦学性能的影响非常明显。由于MNCD表面粗糙度低，与氧化锆陶瓷对磨时，摩擦系数最低。NCD中含有大量的sp2碳相结构，其硬度低于MCD，因而对氧化锆陶瓷的磨损率小于MCD。MNCD复合薄膜与NCD相比，由于中间层的高硬度MCD的作用，使得复合薄膜对氧化锆陶瓷的磨损率大于NCD。3.使用热丝CVD法在硬质合金球头铣刀表面沉积三种不同厚度的金刚石薄膜，厚度分别为3μm，4.5μm和9.5μm。使用上述三种金刚石涂层刀具对氧化锆陶瓷进行切削试验，试验结果表明高硬度的金刚石涂层可以有效提高刀具寿命，在切削过程中涂层的磨损很小，并且没有出现脱落现象。三种厚度金刚石涂层的后刀面磨损量分别为12μm，19μm和20μm，表明涂层厚度越大刀具的磨损越严重，同时切削过程中的切削力也较大。4.使用热丝CVD法在硬质合金球头铣刀上沉积了MCD薄膜、NCD薄膜和MNCD薄膜，利用未涂层刀具以及上述三种金刚石涂层刀具对氧化锆陶瓷进行了切削实验。未涂层刀具在40分钟时已经出现明显的磨损，在80分钟时已经进入剧烈磨损阶段，后刀面磨损量超过了0.05mm，MCD薄膜、NCD薄膜和MNCD薄膜刀具在360分钟的切削后后刀面的磨损量分别为12μm，8.5μm和8μm。切削实验结果显示金刚石涂层刀具的磨损率比未涂层刀具大幅度降低，刀具的使用寿命显著提高。与MCD薄膜相比，NCD薄膜和MNCD薄膜的表面粗糙度小，切削过程中的磨损也较小，同时切削力也较小。