[發明專利]一種在金剛石顆粒表面包覆TiC層的方法

在審

• 申請號: 201310241082.4
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103436845A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 揭曉華;羅雯;尹育航;陶洪亮
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;廣東奔朗新材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/58;C23C14/06;C23C14/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

?本發明具體涉及一種在金剛石顆粒表面包覆TiC層的方法。

背景技術

在各種磨具摩擦材料中，金剛石工具已經得到了廣泛的應用，金剛石顆粒品質的好壞直接影響到金剛石工具產品的使用壽命和使用性能，因此，要求金剛石顆粒能和胎料形成很好的結合、并具有一定的耐高溫性。眾所周知，金剛石是一種典型的共價鍵晶體，具有很高的化學惰性，與金屬、樹脂和陶瓷結合時具有很高的界面能，致使金剛石顆粒不易被各種結合劑浸潤，粘結性較差。粘結性差的金剛石在工作過程中極容易脫落，而脫落的金剛石不能得到回收利用，造成了金剛石顆粒的極大浪費，此外，由于金剛石在工作時受熱容易碳化，這將直接影響金剛石工作的使用性能。

目前，國內外一般采用金剛石表面金屬化來提高金剛石和胎料之間的粘結性以及金剛石的耐熱性，常用的方法有：化學鍍再電鍍、鹽浴鍍、真空微蒸發鍍、物理和化學氣相沉積等，這些方法雖然已經取得了一定的效果，但還存在著一些不足，例如，生產效率低、不能同時解決粘結性和耐熱性的問題。

因此，研發能和胎料具有很好的潤濕性且能耐熱的包覆型金剛石顆粒是一項極具工程價值的工作。

發明內容

?本發明的目的是提供一種在金剛石顆粒表面包覆TiC層的方法。是一種提高金剛石磨具使用壽命和使用性能的方法，

本發明在普通的真空蒸發鍍膜機上增加了可轉動的載物臺裝置，從而保證了金剛石表面鍍覆的均勻性，可轉動的載物臺每分鐘以250～300轉轉動。在普通的真空蒸發鍍膜后增加真空熱處理，熱處理溫度為880℃，時間為1h。

本發明提供的一種在金剛石顆粒表面包覆TiC層的方法，是在普通的真空蒸發鍍膜后，再進行真空熱處理，從而在金剛石顆粒表面得到一層TiC包覆層。

該方法有如下具體步驟：?

1)采用尺寸為40~50目的金剛石顆粒，直徑為0.3mm、純度為99.99%的純鈦絲，蒸發源是直徑1mm、純度99.95%的鎢絲；

2)對金剛石顆粒進行清潔、粗化預處理，純鈦絲采用超聲波進行清潔處理，用砂紙打磨純鎢絲，除去表面氧化膜，繞絲，將鈦絲繞在鎢絲上；

3)將預處理后的金剛石顆粒裝入100目篩網器皿中，將器皿固定于可轉動的載物臺下，將鎢絲夾于加熱源的夾具上；

4)設定蒸發鍍的工藝參數為：電流40A，真空度為7.0×10^-4Pa，載物臺轉速為250～300轉/分鐘，鍍膜時間25min；

5)將鍍膜后的金剛石放入坩堝，將坩堝放入真空熱處理爐中進行真空熱處理，工藝參數為：真空度為1.6×10^-1Pa，加熱溫度為880℃，熱處理時間1h。

所述步驟4）中載物臺轉速為300轉/分鐘。

以鎢絲作為蒸發源，將Ti絲蒸發到Ti的蒸發溫度以上，在汽化熱作用下材料的分子或原子具有足夠的熱振動能量去克服固體表面原子間的吸引力，并以一定速度逸出變成氣態分子或原子向四周迅速蒸發散射，在散射途中無阻擋地直線達到并凝固在金剛石表面，在這個過程中金剛石顆粒表面的溫度一直較低，Ti以物理形式沉積與金剛石表面上，然后將沉積有Ti的金剛石進行880℃和1h的真空熱處理，金剛石表面發生輕微碳化，而這碳化的金剛石和Ti發生化學反應生成TiC，從而使鍍層和金剛石發生化學冶金結合。

本發明的有益效果是：

1）本發明所使用的包覆TiC層的方法既不同于普通的真空蒸發鍍Ti膜法，也不同于其他化學鍍或電鍍法，普通蒸發鍍Ti只能鍍單一Ti金屬層，不能鍍金屬Ti與C的化合物層，電鍍法也只能鍍Ti與其它金屬的合金，也不能鍍TiC合金層，本發明具有效率高、鍍膜均勻的特點。

2）經過真空蒸發鍍Ti膜并熱處理后的所制備而成的有TiC包覆層的金剛石表現出與各種金屬或非金屬粉末具有良好的潤濕性的特點，同時金剛石的單顆粒靜壓強度和熱穩定性也在很大程度上得到了提高，從而提高金剛石工具的使用壽命和使用性能。

附圖說明

圖1本發明使用的真空蒸發鍍裝置示意圖。

其中：

1.???載物臺?2.?篩網器皿?3.?鈦分子?4.?蒸發源??5.?加熱源?。

圖2?本發明包覆TiC層前金剛石表面形貌圖。

圖3?本發明包覆TiC層后金剛石表面形貌圖。??

具體實施方式

1．選用尺寸為40~50目的金剛石顆粒，采用直徑為0.3mm、純度為99.99%的鈦絲，蒸發源選用直徑1mm、純度99.95%的鎢絲。