[发明专利]基材的处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及蚀刻复合材料基材和其它基材的方法，还涉入把耐磨涂料和其它涂料涂布到复合材料基材和其它基材上的方法。本发明还涉及具有耐磨性和其它涂料的复合材料基材，该基材由在胶结剂相中的硬质组成相颗粒组成，该胶结剂材料相把硬质组成颗粒胶结在一起。本发明可用于任何领域，其优点是提高了耐磨性和其它涂料对基材的粘附性。本发明用途领域的实例包括金属压印机、冲床、穿线机、切断装置中所用的冲模的制造和处理，以及磨碎设备、车削装置、钻孔机、搪床和其它切除操作中所用的金属切削内插件的制造和处理。

发明背景

由硬质组成相颗粒和把该颗粒胶结在一起的胶结剂相组成在复合材料是常用的并在下面称为“复合材料”或“复合基材”。这些材料也可称为“胶合”的复合材料并包括例如：陶瓷、水泥和硬质合金。硬质合金包括例如实质上由一种或多种钴、镍和铁组成的胶结剂相胶结在一起的硬质颗粒材料组成，该硬颗粒材料为例如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳氮化钛(TiCN)、碳化钽(TaC)、氮化钽(TaN)、碳化铌(NbC)、氮化铌(NbN)、碳化锆(ZrC)、氮化锆(ZrN)、碳化铪(HfC)、和氮化铪(HfN)中的一种或多种。

由复合材料制备的金属切削内插件常用作金属机制工业中金属的切削机制。金属切削内插件通常是由金属碳化物(常常是用碳化钨)和其它金属(如铌、钛、钽)碳化物的颗粒和钴或镍的金属胶结剂相制成。碳化物材料提供高强度，但在使用时如在研磨或其它金属机制操作中很快磨损。通过把薄的耐磨材料层沉积在胶结的碳化物切削内插件的工作表面上可增加内插件的耐磨性且对韧性没有不利影响。常用的耐磨胶结碳化物内插件涂料包括如TiC、TiN、TiCN、和Al₂O₃。这些耐磨涂料降低了内插件的胶结剂材料的侵蚀和腐蚀。

涂布的复合材料如涂布的胶结碳化物的用途受到耐磨涂料对复合材料的附着强度的限制。耐磨涂料和金属内插件之间缺乏强附着性，造成涂料从内插件上脱层，降低了内插件的使用寿命。在内插件的表面上存在钴也增加了使用时涂料从基材上脱层的趋势。因此，提供一种新的增加耐磨涂料和复合材料之间的附着性的方法是有利的。更广义地，提高耐磨涂料和其它种类的涂料与复合材料和其它种类基材之间的附着性是有利的。

发明概述

本发明提供了一种从基材表面除去一部分胶结剂相的方法，该基材由与该胶结剂相结合在一起的至少第一相粒子组成。该方法包括通过用由至少一种蚀刻气和第二气组成的气流与表面接触一段可除去希望量的胶结剂相的时间，来蚀刻所说基材的至少一部分表面的步骤。第二气包括一种或多种在该蚀刻步骤期间不与所说的基材反应或与除去的胶结剂材料反应且不改变所说基材的氧化状态的气体。优选第二气是一种或多种在该蚀刻步骤期间不与所说的基材反应或与胶结剂材料的除去部分反应，从而在所说的基材上形成W_xCo_yC(其中x=3-9,y=2-6)相的沉积物，本文也称作η相。

本发明方法所用的蚀刻气可以是在蚀刻步骤中适宜除去胶结剂的所希望部分的气体的任何一种气体或气体的组合。可用的蚀刻气包括氯化氢气、H₂F₂气和气态的任何第ⅦA族元素的气体。当实施本发明时，其它可用的蚀刻气对本领域普通技术人员是显而易见的。第二气例如是一种或多种选自氮气、氦气、氩气和氖气的气体。优选在蚀刻步骤期间如下方式把该气流引入到该基材上：在压力和温度下把蚀刻气流和第二气流同时引入到包括该基材的室中一段可除去胶结剂相的所需部分的时间。在本发明方法的一个特别应用中，该气流包括氯化氢气和氮气的共存流。

优选在所说的蚀刻步骤中，从该基材的的表面上除去厚度约3微米至约15微米、更优选约4微米至约6微米的胶结剂层。

本发明方法优选用于复合材料构成的基材上，所说的复合材料包括由胶结剂材料胶结在一起的硬质组成材料颗粒。这种复合材料的例子包括硬质合金和水泥。这种复合材料的胶结剂的例子包括一种或多种选自钻、镍、铁、元素周期表Ⅷ族元素、铜、钨、锌和铼的材料。一但知道本发明的详细内容，在基材涂布和处理领域中的普通技术人员可理解本发明可用于其它复合材料。