[發明專利]一種金剛石的表面金屬化工藝

有效

• 申請號: 201811468848.1
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109628884B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 邱瑜銘;董書山
• 申請（專利權）人: 江蘇鋒泰工具有限公司
• 主分類號: C23C14/18
• 分類號: C23C14/18;C23C14/02;C23C24/00;C23C28/02
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本發明涉及一種金剛石的表面金屬化工藝，屬于表面涂覆的技術領域。本發明的金剛石的表面金屬化工藝包括以下步驟：(1)對金剛石顆粒基材進行等離子蝕刻處理；(2)通過蒸鍍工藝形成有含初生TiC的Ti合金層；(3)在所述Ti合金層表面包覆Fe?Cu預合金粉末層。本發明的工藝制備的金剛石復合顆粒通過形成冶金結合和表面金屬化，顯著提高了孕鑲金剛石胎體對磨粒的把持性質，作為孕鑲金剛石工具使用能夠大幅度提高金剛石顆粒的有效利用率。

技術領域

本發明涉及表面涂覆的技術領域，更具體地說，本發明涉及一種用于孕鑲金剛石工具的金剛石的表面金屬化工藝。

背景技術

孕鑲金剛石工具是金剛石工具中的主要類型，其包括各種鉆頭和圓鋸片等，特點為金剛石顆粒分布在金屬或硬質合金胎體表面和內部，由于胎體材料是將金剛石顆粒隨機地孕鑲包裹起來，工具工作時，必須先將胎體材料磨損掉才能使得金剛石顆粒凸出胎體表面作為切削刃來工作。由于金剛石與金屬或合金間有很高的界面能，致使金剛石表面不能被一般的金屬或合金所浸潤，使得金剛石在工作中的出刃高度較低，脫落率較高，以至于金剛石顆粒尚未發揮出其優異的力學性能，便已出現過早的脫落現象。由于金剛石的表面既硬又滑，化學惰性極強，結合劑組分很難對其實施有效潤濕與化合作用，因而也就難以有效固結把持金剛石，極大的阻礙了金剛石制品的性能發揮。如何有效提高結合劑對金剛石的固結把持力，一直是國內外金剛石制品行業所面臨的共同技術難點。

金剛石表面的預處理和涂覆技術最早可追溯到20世紀60年代，1966年英國元素六公司以及美國GE公司相繼開發了表面鍍銅、鎳的金剛石顆粒基材產品，鍍覆技術主要包括化學鍍、電鍍、PVD等工藝，雖然金剛石表面通過CVD工藝等可形成化學鍵合層，但由于形成的Ti、Cr等容易氧化，從而導致其與胎體結合劑的冶金結合能力不足，胎體也無法有效把持金剛石，這些因素均影響結合劑對金剛石的有效固結把持，導致金剛石的利用率普遍低于30％。對此，現有技術中還公開了多層包覆的專利技術，CN85100286A(北京大學)于1986年8月27日公開了一種金剛石表面金屬化的技術，其是采用沉積法、電鍍法或冶金化學包覆等方法，在金剛石表面上包覆金屬碳化物膜、合金層以及包覆電鍍金屬皮層，其中指出孕鑲此種表面金屬化金剛石燒結體的強度有顯著的提高。金剛石顆粒基材被合金基體的粘結、嵌鑲強度比起一般未經處理的金剛石有明顯的提高，由于制備成本較高，該技術并未得到工業推廣應用。CN101680076A(英國元素六公司)于2010年3月24日公開了一種涂覆的金剛石，其采用碳化物形成元素的初級碳化物層來涂覆金剛石，用高熔點金屬的次級層涂覆初級層，所述高熔點金屬選自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd或其任何組合或合金；以及用Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re的外覆層涂覆次級層。然而其中含有大量的貴金屬，成本過高，難以推廣應用于金剛石孕鑲工具。

發明內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種用于孕鑲金剛石工具的金剛石的表面金屬化工藝。

為了實現上述目的，本發明提供了一種金剛石的表面金屬化工藝。

本發明的金剛石的表面金屬化工藝，其特征在于包括以下步驟：

(4)對金剛石顆粒基材進行等離子蝕刻處理；

(5)通過蒸鍍工藝形成有含初生TiC的Ti合金層；

(6)在所述Ti合金層表面包覆有Fe-Cu預合金粉末層。

其中，所述等離子蝕刻采用Ar和CH₄作為蝕刻氣體。等離子蝕刻在等離子體蝕刻反應室中進行，氣壓為1.0～20Pa，Ar的流量為50～120sccm，CH₄的流量為5～30sccm；蝕刻后在500～800℃進行加熱處理，時間為3～5min。

其中，在等離子蝕刻處理前，對金剛石顆粒進行預處理，預處理包括潔凈和粗化處理。