[发明专利]一种金刚石镀膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及镀膜领域，具体是一种金刚石的镀膜方法。

背景技术

金刚石具有硬度高、耐磨性强、表面摩擦系数低、导热性好等优异的性能，被广泛应用于切削工具和磨削工具等许多领域。但是由于金刚石与大多数金属之间存在较高的界面能，因此金刚石与一般金属结合剂之间的界面结合强度很小；并且金刚石的热膨胀系数远远小于金属结合剂的膨胀系数，在加工弧区温度的作用下，由于结合剂与金刚石颗粒的热膨胀程度不一样，造成结合剂对金刚石的把持力减小，导致金刚石颗粒的脱落，引起金刚石工具的非正常失效。

为了解决以上问题，通过在金刚石表面镀覆Ti、Mo、W、Cr等金属的方法，来实现对金刚石的有效把持，不仅能有效的降低金刚石和金属结合剂之间的界面能，增加金刚石表面的粗糙度，镀层对金刚石还能起隔离保护作用，在高温下可以防止金刚石发生氧化或石墨化，提高金刚石的热稳定性，因此能有效地减少工具在使用过程中金刚石的脱落，从而提高使用寿命和加工效率。

国内开发出表面镀覆Ti的金刚石磨料，使得金刚石工具的寿命和加工效率得到大幅度的提高。但是经研究发现，由于镀覆钛的金刚石氧化温度为780℃，现有的钛基镀覆材料由于其高温抗氧化性能差，不足以保护高铁胎体中的金刚石，使用时仍有大量的脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石的镀膜方法，其可使得金刚石周围的胎体得到很大的强化，使用时金刚石不易脱落。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金刚石的镀膜方法，通过如下步骤实现：

S1：采用真空微蒸发法在金刚石表面沉积一层由强碳化物形成元素构成的第一镀层，此第一镀层的厚度为100‐200nm；

S2：在上述第一镀层上用真空微蒸发加粉末冶金覆盖法沉积一层由抗氧化性较高的碳化物形成元素构成的第二镀层，此第二镀层的厚度为100‐300nm；

S3：在上述第二镀层上用电镀的方法镀上一层Ni或Cu构成的第三镀层，此第三镀层的厚度为10‐500μm。

上述步骤S1中，强碳化物形成元素为Ti或Cr。

上述步骤S2中，抗氧化性较高的碳化物形成元素为W、Mo或Si。

采用上述方案后，本发明的金刚石的镀膜方法，由于第一镀层中的强碳化物形成元素可以与金刚石形成碳化物从而能改变金刚石表面键合类型，改变金刚石表面侵润性。然后在第一镀层的基础上再沉积一层由抗氧化性较高的碳化物形成元素构成的第二镀层，此第二镀层与第一镀层形成化学结合，这样不仅改善了金刚石的可烧结性与抗基体侵蚀能力，还能进一步填补第一镀层的没有完全包裹的缺陷，并且第二镀层中的抗氧化金属具有可还原性，其高温抗氧化性能较好。第三镀层中，由于镀镍等金属层致密耐磨，使得金刚石周围的胎体得到很大的强化。

综合上述第一、第二、第三镀层的特点和相互之间的作用，使得金刚石与胎体之间的结合强度大大提高，金刚石在使用过程中不易脱落，而且金刚石颗粒周围形成明显凸起，出刃大大增加，金刚石工具的寿命和加工效率得到大幅度的提高。

具体实施方式

本发明的一种金刚石的镀膜方法，通过如下步骤实现：

S1：采用真空微蒸发法在金刚石表面沉积一层由强碳化物形成元素构成的第一镀层，此第一镀层的厚度为100‐200nm；其中，强碳化物形成元素可选用Ti或Cr。

S2：在上述第一镀层上用真空微蒸发加粉末冶金覆盖法沉积一层由抗氧化性较高的碳化物形成元素构成的第二镀层，此第二镀层的厚度为100‐300nm；其中，抗氧化性较高的碳化物形成元素可选用W、Mo或Si。

S3：在上述第二镀层上用电镀的方法镀上一层Ni或Cu构成的第三镀层，此第三镀层的厚度为10‐500μm。

采用本发明方法进行镀膜的金刚石，经测试，其各项性能如下：

1)热稳定性分析：将金刚石在800℃下保温1h，用分析天平检测金刚石的失重，失重率≤2％。

2)抗压强度分析：采用单颗粒抗压强度测定仪，在不同温度下保温一定时间的每组40粒金刚石单晶进行抗压测试，镀覆前后两组金刚石进行对比，镀覆后金刚石抗压强度不下降。

3)冲击韧性分析：对镀覆前后两组金刚石进行冲击韧性对比，镀覆后金刚石抗冲击强度不下降。

4)采用不同镀层金刚石在同一结合剂配方下Φ400锯片的切割对比试验：

金刚石采用粒度40/45，型号WD60(河南黄河旋风股份有限公司生产)，浓度20％；