[发明专利]一种沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，研发了一种沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜。采用YG3、YG6、YG10、YG13硬质合金为原料，硬质合金表面的金刚石薄膜，化学脱钴处理能有效降低硬质合金表面的Co含量，该方法对Co的去除更为彻底，对涂层的力学性能提升具有主要作用。进过化学脱钴处理的金刚石薄膜结构致密，缺陷较少，力学性能优异。所制得的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的金刚石薄膜提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜。

背景技术

硬质合金是一种由硬质相(WC、TiC、TaC、VC和Cr，C：等)和粘结相(Co、Ni和Fe)采用粉末冶金工艺生产的具有高硬度和高耐磨性材料。WC-Co硬质合金以其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。

金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体（金刚石，石墨烯，富勒烯，碳纳米管，蓝丝黛尔石等）。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，同时金刚石不是只有在地球才有产出，现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品和工业中的切割工具。

发明内容

本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜的制备原料包括：YG3、YG6、YG10、YG13硬质合金。

沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后对4种硬质合金分别进行化学脱钴处理及超声波清洗，然后采用热丝化学气相沉积法进行镀层的沉积，沉积真空度设置为10^-5Pa。

沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜的检测步骤为：涂层硬度采用MH-6型维氏硬度计测试，表面形貌采用KY2800型扫描电镜和Siri00场发射扫描电镜观察，界面结合力采用MFT-4000型多功能材料表面性能试验机，化学成分分析采用能谱仪分析，附着性能采用压痕法表征。

所述的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜，化学脱钴处理能有效降低硬质合金表面的Co含量，该方法对Co的去除更为彻底，对涂层的力学性能提升具有主要作用。进过化学脱钴处理的金刚石薄膜结构致密，缺陷较少，力学性能优异。

所述的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜，钴含量的降低能够抑制沉积过程中晶粒的异常长大，因此，经过二步法脱钴处理的硬质合金薄膜具有良好的附着性能。

所述的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜，化学脱钴处理能够抑制Co在高温下向表层扩散迁移，并防止其在硬质合金基体中产生聚积。

本发明的有益效果是：

采用YG3、YG6、YG10、YG13硬质合金为原料，经过配料、化学脱钴处理、超声波清洗、化学气相沉积工艺成功制备了具有优异力学性能的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜。其中，化学脱钴处理能够降低硬质合金表面钴含量，抑制沉积过程中晶粒的异常长大，得到结构致密、力学性能优异的金刚石薄膜。所制得的沉积在硬质合金表面的金刚石薄膜，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的金刚石薄膜提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：