[发明专利]金刚石涂层用复合基体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金刚石涂层用复合基体，包括：硬质合金基体、形成在所述硬质合金基体上的TiAlCN层和沉积在所述TiAlCN层表面的类金刚石层。本发明还提供一种上述金刚石涂层用复合基体的制备方法，包括：先清洗硬质合金基体，再在所述硬质合金基体上进行镀膜处理，其中，所述镀膜处理包括依次在所述硬质合金基体上镀TiAlCN层和类金刚石层。本发明提供的上述金刚石涂层用复合基体中的TiAlCN层用作Co元素屏蔽层，类金刚石层用作金刚石种晶层，增强了采用CVD法制备出的金刚石薄膜与硬质合金基体的结合强度，所以，使用本发明提供的上述复合基体有利于提高后续制备出的金刚石涂层刀具的切削性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及金刚石涂层领域，尤其涉及一种金刚石涂层用复合基体及其制备方法。

背景技术

CVD法制备的金刚石薄膜是一种超硬的多功能材料，具有高硬度、高导热率、低摩擦系数、低热膨胀系数和高稳定性的优点。采用CVD法在硬质合金基体上制备的金刚石涂层的厚度一般在20μm以下，采用的硬质合金基体通常具有韧性好、强度高等特点。目前CVD金刚石涂层硬质合金刀具产品存在的问题之一是金刚石薄膜和硬质合金刀片粘附性差。在加工过程中金刚石薄膜涂层的过早脱落，极大的降低涂层刀片的切削性能和使用寿命，如何改善金刚石薄膜和硬质合金基体的粘结性，如何增强金刚石在硬质合金表面的成核率是当前需要解决的问题。

为此，富耐克在申请号为CN2016112474099的发明专利中提供一种沉积CVD金刚石涂层基体除油脱钴方法，其步骤包括：首先采用无水丙酮溶液浸泡硬质合金基体，得到预处理硬质合金基体；然后采用碱性清洗剂清洗所述预处理硬质合金基体，得到碱洗硬质合金基体；最后依次对所述碱洗硬质合金基体进行喷砂、氧等离子体清洗处理得到硬质合金除油基体，然后采用含有高氯酸的混合酸对所述硬质合金除油基体进行酸洗脱钴处理，从而得到洁净的沉积CVD金刚石涂层基体制得洁净的沉积CVD金刚石涂层基体。该发明专利主要利用化学侵蚀液清洗法对硬质合金基体进行处理，成本较低，易于工业化应用，然而化学侵蚀液清洗法通常采用酸碱液进行清洗，产生大量的酸碱废液对环境造成污染。

此外，现有技术中有采用金刚石微粉悬浮液超声波清洗的方法增强金刚石在硬质合金表面的成核率，该方法虽然会在金刚石基体上形成的用作晶种的金刚石微粉，但晶种数量不可控，而且会产生大量的金刚石微粉悬浮液废液，浪费严重。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种金刚石涂层用复合基体及其制备方法，以解决上述问题。

为此，本发明提供的技术方案为：一种金刚石涂层用复合基体，包括：硬质合金基体、形成在所述硬质合金基体上的TiAlCN层和沉积在所述TiAlCN层表面的类金刚石层。其中，所述硬质合金基体可以为普通的硬质合金刀具。

基于上述，所述TiAlCN层的厚度为200～400nm。所述TiAlCN层主要起到Co元素屏蔽层，主要是屏蔽硬质合金基体中的Co元素并与Co元素形成化合物阻止Co元素向表面扩散，以免最终影响金刚石薄膜与硬质合金基体的结合强度。所以，所述TiAlCN层的厚度不能太薄，也没有必要太厚，而且太厚会增加成本。

基于上述，所述类金刚石层的厚度为5～30nm。所述类金刚石层起到金刚石晶种层的作用，主要是为后续CVD法沉积金刚石薄膜提供晶种。

基于上述金刚石涂层用复合基体，还包括形成在所述硬质合金基体和所述TiAlCN层之间的CrAl层。

基于上述，所述CrAl层的厚度为50～250nm。所述CrAl层主要作为所述硬质合金基体与所述TiAlCN层的过渡层，其厚度太薄不能较好地起到连接所述硬质合金基体与所述TiAlCN层的作用，也没有必要太厚，而且太厚会增加成本。

本发明还提供一种上述金刚石涂层用复合基体的制备方法，包括先清洗硬质合金基体，再在所述硬质合金基体上进行镀膜处理，其中，所述镀膜处理包括依次在所述硬质合金基体上形成TiAlCN层和类金刚石层。