[發明專利]一種金剛石涂層的制備方法、金剛石涂層及刀具

有效

• 申請號: 202110723092.6
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113445024B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 葉嗣林;王天樂;黃國波
• 申請（專利權）人: 浙江勞倫斯機床有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/511;C23C14/16;C23C14/35;C23C16/02;C23C28/00
• 代理公司: 臺州市南方商標專利代理有限公司 33225
• 代理人: 白家駒

1.一種金剛石涂層的制備方法，其特征在于，配置多種納米尺度金剛石顆粒的懸浮液，按照納米金剛石顆粒的粒度從大到小順序，將該多種懸浮液依次用于在預處理后的硬質合金基體表面進行植晶，然后通過微波化學氣相沉積法生長金剛石，得到金剛石涂層；采用3種所述納米尺度金剛石顆粒的懸浮液，其中納米金剛石顆粒的粒度從大到小依次為W0.25、W0.08和W0.03，相應地，植晶次數為3次。

2.根據權利要求1所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述納米尺度金剛石顆粒的懸浮液中包括納米尺度金剛石顆粒、丙酮和表面活性劑；其中，所述尺度金剛石顆粒的質量濃度為3g/100ml-6g/100ml,所述表面活性劑的質量濃度為0.02％-0.1％。

3.根據權利要求2所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，用于對各所述納米尺度金剛石顆粒進行潤濕和分散。

4.根據權利要求1所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述植晶的過程為：將預處理后的硬質合金基體置于所述納米尺度金剛石顆粒懸浮液中進行超聲分散，超聲時間為30min-60min；植晶后，用乙醇、丙酮依次清洗以去除殘留的納米尺度金剛石顆粒。

5.根據權利要求1所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述預處理包括：清洗硬質合金基體，用酸堿兩步法對硬質合金基體進行脫Co處理，用磁控濺射法在硬質合金基體表面沉積Ti過渡層。

6.根據權利要求5所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述清洗硬質合金基體包括以下至少一種：乙醇超聲清洗15分鐘、去離子水清洗5分鐘、丙酮清洗15分鐘、去離子水清洗5分鐘、去離子水清洗15分鐘；清洗后，置于乙醇中備用。

7.根據權利要求5所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述酸堿兩步法脫Co處理包括：先用堿溶液處理30分鐘，再用酸溶液處理2-6分鐘；所述堿溶液為Murakami試劑，其中各組分的質量比為K₃Fe(CN)₆:KOH:H₂O＝1:1:10；所述酸溶液為混合酸，其中各組分的體積比為H₂SO₄∶H₂O₂＝3:7。

8.根據權利要求5所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述Ti過渡層的制備參數為：背景真空度1～3×10^-6torr，功率70W，室溫濺射，濺射氣壓8～9mtorr，濺射時間4小時；Ti層厚度400～500nm。

9.根據權利要求1-8任一項所述的金剛石涂層的制備方法，其特征在于，所述微波化學氣相沉積法的工藝參數為：沉積溫度700～800℃，沉積氣壓3～5kPa，反應氣體為氫氣和甲烷，其中甲烷濃度5～15％，形核時間0.5小時，沉積時間4小時，所得金剛石涂層厚度為3～4μm。

10.一種金剛石涂層，其特征在于，采用如權利要求1-9任一項所述的金剛石涂層的制備方法制得。

11.一種具有金剛石涂層的硬質合金復合材料刀具，其特征在于，包括硬質合金基體，所述硬質合金基體的表面沉積有如權利要求10所述的金剛石涂層。