[发明专利]一种制备硬质合金粉末表面金刚石涂层材料的方法

说明书

本发明涉及陶瓷刀具材料制备技术领域，尤其是一种在电泳槽内采用电泳方法制备硬质合金粉末表面金刚石涂层材料的方法。制备金刚石材料涂层的材料组分质量配比为wt.％：粒度为15μm的碳化钨WC粉末，60‑85％、粒度为1μm的金刚石C粉末10‑30％、六水氯化MgCl₂·6H₂O5‑10％。按涂层材料配方比例称取硬质合金粉末、金刚石粉末和氯化镁，加入无水乙醇介质中配置电泳液，超声分散加机械搅拌20min，电泳仪对阳极、阴极分别通电，采用恒压法进行电泳，时间为3min，再进行2min的搅拌分散，电泳五次后放入真空干燥箱120℃干燥2小时。将粉末过120目筛，便得到包裹金刚石涂层的硬质合金粉末。本发明提高了硬质合金粉末的硬度及刀具材料的切削性能，延长了刀具的使用寿命，节约了自然资源。

一、技术领域

本发明涉及陶瓷刀具材料制备技术领域，尤其是一种制备硬质合金粉末表面金刚石涂层材 料的方法。

二、发明背景

金刚石刀具由于具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨 胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点，可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、 复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。

目前的金刚石涂层刀具的制备技术，通常是在块状基体上涂层金刚石，基体材料多采用 块状硬质合金，现有的技术主要采用PVD、CVD、电泳沉积等涂层方法，如热丝CVD、火焰燃 烧法、等离子体化学沉积法。这些技术都是在块状硬质合金基体表面生成金刚石薄膜。此方 法制备的金刚石涂层刀具面临一个严重的问题是金刚石涂层的易剥落，导致金刚石刀具的寿 命难以预测。涂层剥落，金刚石涂层刀具便失效，无法继续使用，而失效的金刚石涂层刀具 也无法进行重磨或者重涂层，回收困难，资源浪费严重。

金刚石刀具的涂层方法发展迅速，但急需解决涂层剥落金刚石涂层刀具便失效的问题和 金刚石涂层刀具寿命无法预测的问题，尚未有良好的解决方法。

三、发明内容

本发明的目的是克服现有技术在制备金刚石涂层刀具中存在的缺陷，提供一种制备硬质 金粉末表面金刚石涂层材料的方法。

本发明的基本构思是，在电泳槽内采用电泳方法制备金刚石涂层，阴极设置在电泳槽下 方，利用硬质合金粉末密度大的特性，沉降在底部的阴极表面，阴极表面与硬质合金粉末接 触使硬质合金粉末带负电，阳极设置在电泳槽的上方，阴极和阳极的电极间距为30mm，使用 DYY-6C电泳仪对阴极和阳极分别进行通电；电泳液中的金刚石在电场的作用下在硬质合金粉 末表面沉积涂层。

其技术方案为，制备金刚石材料涂层的材料组分质量配比为wt.％：粒度为15μm的碳化 钨WC粉末60-89％、粒度为1μm的金刚石C粉末8-30％、六水氯化镁MgCl₂·6H₂O2-10％；

制备方法的工艺步骤如下：

(1)电泳液配制：按涂层材料配方要求的粒度及比例称取硬质合金WC粉末、金刚石C粉 末和六水氯化镁MgCl₂·6H₂O，加入无水乙醇介质中配制成70g/L WC的质量浓度电泳液，进 行超声分散加机械搅拌20min，制备悬浮液；

(2)电泳沉积：将阳极在电泳槽进行固定，电泳仪对阳极、阴极分别通电，采用恒压法对 电泳液进行电泳，电泳工艺参数为极间电压为60V、每次电泳时间为3min，然后停止电泳并 进行2min的搅拌分散，再进行下一次的电泳，反复电泳五次，目的是使WC粉末表面涂层均 匀；

(3)干燥和过筛：将电泳结束的电泳液进行干燥和过筛，将电泳液放入真空干燥箱以120℃ 温度干燥2小时，将干燥好的块状粉末过120目筛，便得到包裹金刚石涂层的硬质合金粉末。