[发明专利]高性能金刚石涂层水刀砂管及其制备方法和制备工装

说明书

本发明公开了一种高性能金刚石涂层水刀砂管及其制备方法和制备工装，所述方法包括以下步骤：S1将待沉积的砂管在碱性溶液中浸泡；S2将钽丝穿入砂管内孔，且不与砂管内壁接触；S3对钽丝通电，并驱动砂管沿钽丝延伸方向来回运动使得砂管内壁沉积金刚石涂层。具有上述步骤的水刀砂管的制备方法能够使得位于砂管内孔中的钽丝充分的碳化，保证在沉积过程中钽丝不会断裂，使得沉积出来的金刚石涂层均匀完成，提高了砂管的质量，使得砂管经久耐用，大幅度提高了砂管的使用寿命，降低了使用成本提高了经济效益。

技术领域

本发明涉及一种用高性能金搞事涂层水刀砂管，以及该水刀砂管的制备方法以及专用制备工装。

背景技术

水切割设备(又称为水刀)是以掺入石榴砂、金刚砂等磨料的高压水(工作压力可达50-800MPa)作为工作介质，对工件进行切割的设备。目前已经广泛应用于陶瓷、石材、玻璃、金属、复合材料等众多行业。

砂管是水切割设备(水刀)中的必备关键部件，在切割过程中，砂管承受着高压高速切割介质的剧烈磨损，是水刀设备中最主要的耗材。目前市场上的砂管均是以硬质合金材料制成，其使用寿命只有60-100小时。为了提高水刀的切割速度，目前主要采用提高工作压力和选用高硬度磨料等方法，这样会导致硬质合金砂管的使用寿命大幅度缩短，更换更加的频繁。因此，在砂管内壁进行金刚石涂层而增加其耐磨性显得非常重要了。

热丝法沉积金刚石涂层目前已经非常成熟，但采用传统的内孔穿丝法在砂管内孔进行涂层时，会由于砂管内孔过于细长而导致砂管中间部分的钽丝不能得到碳化而产生断丝的情况，使得涂层无法进行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高性能金刚石涂层水刀砂管及其制备方法和制备工装，能够使得钽丝充分碳化从而解决涂层中断丝的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种高性能金刚石涂层水刀砂管的制备方法，包括以下步骤：

S1将待沉积的砂管在碱性溶液中浸泡；

S2将钽丝穿入砂管内孔，且不与砂管内壁接触；

S3对钽丝通电，并驱动砂管沿钽丝延伸方向来回运动使得砂管内壁沉积金刚石涂层。

作为一种改进，所述步骤S1中碱性溶液的组分为水、K₃[Fe(CN)₆]、NaOH或KOH。

作为一种优选，所述碱性溶液组分质量百分比为水70-95％、K₃[Fe(CN)₆]3-25％、NaOH或KOH 5-25％。

作为一种进一步的改进，步骤S1中浸泡的时间为5～30分钟。

作为另一种更进一步的改进，所述钽丝的直径为0.1～0.5mm。

作为一种改进，步骤S3中包括以下过程：

S31在钽丝温度1600-1800℃，CH4/H2 3.0-5％，沉积压力2000-2500Pa的条件下对钽丝进行碳化，碳化时间为20～120分钟；

S32在钽丝温度1800-2200℃，CH4/H2 2.0-6％，沉积压力1500-2500Pa的条件下对砂管进行形核，形核时间为30～120分钟；

S33在钽丝温度1800-2200℃，CH4/H2 0.8-1.5％，沉积压力2000-4000Pa的条件下对砂管进行微米晶沉积；微米晶沉积时间为15～120分钟；

S34在钽丝温度1800-2200℃，CH4/H2 2.0-6％，沉积压力800-1800Pa的条件下对砂管进行纳米晶沉积，纳米晶沉积时间为15～120分钟；

S35降温至钽丝断裂。