[发明专利]一种基于加工刀具的复合涂层制备工艺

说明书

本发明公开一种基于加工刀具的复合涂层制备工艺，将加工刀具进行预处理后吹干，将其放入金刚石沉积炉中，炉内抽真空，调节CH₄、H₂气流速率比以及炉内压力，并加热热丝，调节加工刀具表面温度，沉积后形成金刚石涂层；再次调节炉内压力并通入Ar，Ar气流速率逐渐递增，维持金刚石沉积炉内一定压力，并维持反应一定时间。本发明公开的复合涂层制备工艺，不但能保证原有金刚石涂层刀具的表面硬度以及耐磨性，同时由于超纳米金刚石涂层表面平整光滑，用其加工磨具后模具表面光洁度较好。

技术领域

本发明属于加工刀具的制造技术领域，具体涉及一种基于加工刀具的复合涂层制备工艺。

背景技术

金刚石涂层刀具通常采用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金)或陶瓷等基体上沉积一层金刚石薄膜，主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。但金刚石涂层刀具的加工表面质量粗糙。当前，采用现有的金刚石涂层刀具加工表面光洁度要求较高的模具，例如手机3D玻璃模具，其加工表面质量粗糙，通常加工完后的模具还需要进一步打磨，增加了生产加工工序。

超纳米金刚石涂层是指膜层中晶粒尺寸小于40nm的附着性金刚石薄膜。与传统的金刚石膜相比，其表面更为平整光滑，但结构有所不同：超纳米金刚石涂层是以sp³杂化的碳原子占绝大多数的(sp³杂化的碳原子大于75％)，具有某种网状结构的膜层中晶粒尺寸小于40nm的碳薄膜。但超纳米金刚石涂层的硬度低于传统金刚石膜的硬度，因此，将超纳米金刚石涂层直接作为加工刀具的涂层不但增加刀具的制造成本，而且也满足不了某些加工领域的使用要求。

因此，如何保证现有金刚石涂层刀具表面硬度以及耐磨性的同时，进一步降低加工刀具表面粗糙度，这已成为加工刀具领域技术人员的一大研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于加工刀具的复合涂层制备工艺，解决了现有技术中加工刀具加工磨具时表面粗糙、加工刀具使用寿命短的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种基于加工刀具的复合涂层制备工艺，其特征在于，包括加工刀具内部CVD金刚石涂层加工和CVD金刚石涂层外表面超纳米金刚石涂层加工；其中，

加工刀具内部CVD金刚石涂层加工包括以下步骤：

步骤11：将加工刀具依次进行清洗前处理以及脱钴预处理，并将脱钴预处理后的加工刀具清洗后吹干待用；

步骤12：将步骤11中待用的加工刀具放入CVD金刚石沉积炉中，然后将CVD金刚石沉积炉抽真空，炉内压力不得高于10pa，再按照CH₄、H₂气流速率比1∶100～300通入CH₄、H₂的混合气体，炉内压力控制在-100～-90KPa，加热热丝，以调节加工刀具的表面温度为600～1000℃，沉积6～10h，加工刀具表面形成金刚石涂层；

步骤21：调节CVD金刚石沉积炉内压力为-100.9～-100.3KPa，保持CH₄、H₂气流速率比不变，再在CVD金刚石沉积炉内通入Ar，Ar气流速率逐渐递增，直至CH₄、H₂、Ar的气流速率比1∶100～300∶100～300，维持CVD金刚石沉积炉内压力为-100.9～-100.3KPa，控制加工刀具表面的温度为400～800℃，并维持反应时间2～3h。

优选的，所述Ar气流速率递增的方式为线性递增。

优选的，所述Ar气流速率线性增至1000sccm所需时间为20～90min。

优选的，所述清洗前处理为用酒精或者丙酮进行加工刀具表面处理。