[發(fā)明專利]一種在WC-Co硬質(zhì)合金表面沉積金剛石薄膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011581105.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112813410A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周焱文;黃凱;范冰慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢普迪真空科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/27
• 分類號(hào): C23C16/27;C23C16/513;C23C16/02;C23C16/52
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 張仁杰

本發(fā)明公開(kāi)了一種在WC?Co硬質(zhì)合金表面沉積金剛石薄膜的方法，本發(fā)明在WC?Co硬質(zhì)合金表面涂層金剛石薄膜時(shí)，利用介質(zhì)阻擋放電等離子體放電脫碳還原法，對(duì)由WC?Co硬質(zhì)合金材料制備的有孔的工件內(nèi)壁進(jìn)行脫碳還原處理，以增強(qiáng)孔內(nèi)金剛石薄膜的附著力的方法。采用本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，不限制于硬質(zhì)合金襯底材料內(nèi)孔形狀，而且制備的金剛石涂層附著性能良好，應(yīng)用領(lǐng)域十廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金剛石薄膜沉積領(lǐng)域，具體涉及一種在WC-Co硬質(zhì)合金表面沉積金剛石薄膜的方法。

背景技術(shù)

介質(zhì)阻擋放電等離子體放電技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，它突破了傳統(tǒng)低溫等離子體應(yīng)用存在的局限性，可以在較高的氣壓下，實(shí)現(xiàn)等離子體放電，且放電方式多樣化。放電時(shí)產(chǎn)生大量活性粒子，能夠到達(dá)被處理物表面，在等離子體表面改性領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

WC-Co硬質(zhì)合金材料是目前使用非常廣泛的材料，具有優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性，常用作刀具、模具以及耐磨、硬度高的工件的制作。然而，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，采用傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金工件難以滿足某些特定環(huán)境下的使用需要，比如切削高硬度材料、耐磨損材料等，噴槍噴射管道等。金剛石具有優(yōu)異的性能，如高的硬度、耐磨性以及耐腐蝕性。粒狀形態(tài)限制了其使用范圍，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法制備的金剛石膜則大大擴(kuò)展了金剛石的應(yīng)用范圍。在刀具、模具表面涂金剛石膜可大幅提高工件的使用壽命，也能提高耐化學(xué)腐蝕性。要實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用必須解決金剛石薄膜在硬質(zhì)合金表面的附著力問(wèn)題。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，很多學(xué)著進(jìn)行深入廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)很多提高金剛石膜附著力的方法。其中一種有效方法就是在還原性H等離子體中對(duì)表面WC進(jìn)行脫碳還原，通常使用的是微波等離子體，在幾個(gè)千帕的壓力下進(jìn)行。但這種方法有著很大局限性，主要是微波放電的緣故，只能處理平板結(jié)構(gòu)的工件，不能處理異形結(jié)構(gòu)的表面，也不能處理內(nèi)孔。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有等離子體處理的這種缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的在于提供一種在WC-Co硬質(zhì)合金表面沉積金剛石薄膜的方法。本發(fā)明利用介質(zhì)阻擋放電，通過(guò)高頻放電產(chǎn)生的等離子體來(lái)代替微波等離子體進(jìn)行處理，在內(nèi)表面沉積附著力良好的金剛石膜。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種在WC-Co硬質(zhì)合金表面沉積金剛石薄膜的方法，包括以下步驟：

對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金需要沉積金剛石薄膜的表面進(jìn)行預(yù)處理，然后用還原性的介質(zhì)阻擋放電等離子體射流刻蝕所述表面，最后通過(guò)氣相沉積法在刻蝕好的表面沉積金剛石薄膜即可。

優(yōu)選的，所述預(yù)處理的方式為：將WC-Co硬質(zhì)合金需要沉積金剛石薄膜的表面放入強(qiáng)酸性溶液中進(jìn)行腐蝕處理，將腐蝕好的合金放入無(wú)水乙醇與金剛石粉末混合溶液中超聲處理10min～30min，最后再次放入無(wú)水乙醇中清洗并干燥。

優(yōu)選的，所述金剛石粉末的大小為10um-20um。

優(yōu)選的，所述無(wú)水乙醇與金剛石粉末混合溶液中金剛石粉末在無(wú)水乙醇中的質(zhì)量體積比為0.1～0.3g/mL。

優(yōu)選的，所述強(qiáng)酸性溶液為體積分?jǐn)?shù)1～5％的硫酸溶液或硝酸溶液。

優(yōu)選的，所述還原性的介質(zhì)阻擋放電等離子體的電氣壓為20KPa-100KPa。

優(yōu)選的，所述還原性的介質(zhì)阻擋放電等離子體是由H₂/Ar混合氣體激發(fā)電離產(chǎn)生的。

優(yōu)選的，所述H₂/Ar混合氣體中H₂所占的比例為2～5％。

優(yōu)選的，所述還原性的介質(zhì)阻擋放電等離子體的輸出功率為200w-600w，所述還原性的介質(zhì)阻擋放電等離子體射流刻蝕的處理時(shí)間2min-10min。

優(yōu)選的，所述氣相沉積法為熱絲化學(xué)氣相沉積。