[發明專利]金剛石涂層刀具的制備方法

在審

• 申請號: 201610215512.9
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107267984A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 徐銀超;王社權;陳響明;溫光華;李園園
• 申請（專利權）人: 株洲鉆石切削刀具股份有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C14/16;C23C14/06;C23C16/27;C23C14/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,黃麗

1.一種金剛石涂層刀具的制備方法，包括以下步驟：

（1）刀具基體腐蝕：對刀具基體進行腐蝕處理，使刀具基體表面形成Co空層；

（2）Cr/CrN過渡層沉積：在步驟（1）得到的刀具基體表面先后沉積Cr涂層和CrN涂層，形成Cr/CrN過渡層；

（3）金剛石涂層沉積：在步驟（2）得到的刀具基體表面沉積金剛石涂層，得到金剛石涂層刀具。

2.根據權利要求1所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述Co空層的厚度為1μm～4μm。

3.根據權利要求2所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述腐蝕處理為先進行堿腐蝕，然后進行酸腐蝕。

4.根據權利要求3所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述堿腐蝕中采用的堿溶液為K₃[Fe(CN)₆]、KOH和H₂O的混合溶液，所述K₃[Fe(CN)₆]、KOH、H₂O的質量比為1∶1∶5～50；所述酸腐蝕中采用的酸溶液為HNO₃、H₂SO₄、HCl、H₃PO₄和H₂O₂中的一種或幾種與水的混合溶液，所述酸溶液中水的體積分數為80%～99.5%。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述Cr/CrN過渡層的厚度為0.2μm～1μm；所述Cr/CrN過渡層中CrN涂層具有（200）晶面擇優取向。

6.根據權利要求1～4中任一項所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述Cr涂層采用PVD法制備得到；所述PVD法的制備條件為：在氬氣氣氛中進行沉積，沉積溫度200℃～300℃，偏壓在-600V～-150V，沉積時間為1h～2h；

所述CrN涂層采用PVD法制備得到；所述PVD法的制備條件為：沉積溫度200℃～300℃，偏壓在-300V～-150V，沉積時間為6h～12h，反應氣體為氮氣。

7.根據權利要求1～4中任一項所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，所述金剛石涂層為微米金剛石涂層、納米金剛石涂層或由微米金剛石涂層和納米金剛石涂層組成的層狀復合涂層；所述微米金剛石涂層中金剛石晶粒度為1μm～8μm；所述納米金剛石涂層中金剛石晶粒度小于300nm；所述金剛石涂層的厚度為2μm～20μm。

8.根據權利要求7所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述微米金剛石涂層由熱絲化學氣相沉積法制備得到；所述熱絲化學氣相沉積法的沉積條件為：熱絲溫度2000℃～2300℃，壓力4kPa～10kPa，沉積時間5h～12h，碳源氣體為丙酮或甲烷，反應氣體為氫氣，所述碳源氣體與氫氣的體積比為1%～10%；

所述納米金剛石涂層由熱絲化學氣相沉積法制備得到；所述熱絲化學氣相沉積法的沉積條件為：熱絲溫度2000℃～2300℃，壓力0.5kPa～2kPa，沉積時間5h～12h，碳源氣體為丙酮或甲烷，反應氣體為氫氣和氬氣；所述碳源氣體的體積占總氣體體積的2%～6%；所述氫氣與所述氬氣的體積比為0.5～1.5∶1。

9.根據權利要求1～4中任一項所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，在沉積所述金剛石涂層之前還包括超聲波清洗處理：將步驟（2）中得到的刀具基體放入金剛石懸浮液中進行超聲波清洗，所述金剛石懸浮液中金剛石顆粒晶粒度小于3μm，所述超聲波清洗時間小于1h。

10.根據權利要求1～4中任一項所述的金剛石涂層刀具的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述刀具基體為WC-Co硬質合金，所述WC-Co硬質合金中Co的質量含量≤6%；所述WC-Co硬質合金中WC晶粒度為0.2μm～2μm。