[发明专利]一种金刚石/W-C梯度结构复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种金刚石/W-C梯度结构复合涂层，其特征在于：所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层在WC-Co硬质合金基材表面制备而成，所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层包括W-C梯度结构的过渡层和金刚石耐磨层，所述过渡层为WC-Co和WC的梯度结构层，所述的耐磨层为金刚石薄膜；所述的WC的梯度结构层为从WC-Co硬质合金基材到金刚石/W-C梯度结构复合涂层表面方向W∶C依次递增的多层W-C相，其中W∶C原子比≥1∶1。

2.根据权利要求1所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层，其特征在于：所述过渡层的厚度为0.5～15μm，所述耐磨层的厚度为1～100μm；所述的WC的梯度结构层依次包括如下4层：WC、WC_1-x、W₂C和W₃C；其中x的取值范围为0.34～0.43。

3.一种金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对硬质合金试样进行抛光，使得合金表面粗糙度小于50nm，所述的硬质合金试样是WC-Co硬质合金基材；

2)将抛光后样品浸泡在Murakami试剂静置腐蚀或通过超声波震荡腐蚀硬质合金试样表面的WC相；

3)腐蚀处理后的试样上，采用反应溅射方法制备0.5～15μm厚的含C量呈梯度变化的W-C化合物梯度过渡层：具体制备方法为：首先，采用反应溅射法在试样表面沉积一层WC，然后逐渐降低含碳气体在反应气氛中的体积百分含量，使过渡层表层沉积为含碳量逐渐递减的WC、WC_1-x、W₂C、W₃C的W-C梯度结构相，其中x的取值范围为0.34～0.43；即含C量呈梯度变化的W-C化合物梯度过渡层是从WC-Co硬质合金基材到金刚石/W-C梯度结构复合涂层表面方向W∶C依次递增的；

4)制备过渡层后，将试样置于粒度小于500nm的纳米金刚石粉的丙酮悬浊液中，采用超声波震荡种植籽晶处理；

5)在种植籽晶处理后的试样表面，采用化学气相沉积方法制备金刚石耐磨层。

4.根据权利要求3所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的Murakami试剂的成分为(体积百分含量)：K₃[Fe(CN)₆]：5～20％，KOH：5～20％，H₂O：60～90％。

5.根据权利要求3所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的反应溅射方法使用的靶材为纯钨靶，反应气体为氩气和含碳气体。

6.根据权利要求5所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的含碳气体为甲烷或乙炔。

7.根据权利要求3所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的化学气相沉积方法为热丝CVD法、微波CVD法、火焰燃烧CVD法或直流喷射CVD法。

8.根据权利要求3～7中任一项所述的金刚石/W-C梯度结构复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤5)中的制备条件为：制备温度为600～1100℃，沉积气压为1～15KPa，时间为1～100小时。