[發明專利]一種用于制備金剛石涂層刀具的化學機械研磨預處理工藝

有效

• 申請號: 202111569293.1
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114227391B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 李洪文;邱躍武;張小龍
• 申請（專利權）人: 江西晶耀科技有限公司
• 主分類號: B24B3/00
• 分類號: B24B3/00;B24B37/00;B24B37/34;B24B57/02;C09K3/14
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 張震東

本發明涉及金屬加工技術領域，具體涉及一種用于制備金剛石涂層刀具的化學機械研磨預處理工藝，采用含納米顆粒的弱酸性研磨液對刀具進行化學機械研磨預處理，具體包括以下步驟：配制弱酸性化學機械研磨液，備用；將需預處理的刀具部分暴露在研磨液中，然后通過液壓泵的噴嘴將研磨液以一定的壓力噴射刀具表面；將處理后的刀具用去離子水清洗，然后烘干待用。本發明通過使用含有堅硬納米顆粒的弱酸性溶液代替目前的強酸、強堿兩步法+金剛石植晶預處理來進行化學機械研磨，實現對含鈷硬質鎢碳合金的表面處理，工藝簡單，處理時間短，安全環保，處理效率高。

技術領域

本發明涉及金屬加工技術領域，具體涉及一種用于制備金剛石涂層刀具的化學機械研磨預處理工藝。

背景技術

金剛石涂層硬質合金產品主要用作切削刀具(如車刀、銑刀、鉆頭、煙刀、木工刀具等)，加工有色金屬(如Al、Cu合金等)和非金屬材料(如C纖維復合材料等)，并可用作耐磨零件(如軋輥、模具、煙機零件等)，加工金屬和非金屬材料。金剛石涂層硬質合金可將未涂層硬質合金使用壽命提高3-10倍,從而大幅度增加其產品附加值。

硬質合金基體如果不采取表面預處理,是難以進行金剛石沉積的。這是由于硬質合金基體中存在的鈷對金剛石薄膜形核及其生長帶來的負面影響所致。硬質合金表面預處理的作用包括：抑制鈷對金剛石薄膜形核及生長的不利影響，減少石墨或非晶碳的生成,增大基體與反應氣源間的接觸面積,提高硬質合金的表面活性,減少薄膜與基體間的晶格失配度和熱膨脹系數的差異,促進金剛石的成核與生長,提高金剛石薄膜與硬質合金刀片的結合強度,改善金剛石薄膜的質量。

現今國際上通用的硬質合金沉積金剛石涂層前的酸堿二步法+植晶預處理的主要步驟為：首先，將基體浸沒在Murakami堿溶液(K₃[Fe(CN)]₆+KOH+H₂O)中超聲清洗，讓堿溶液與硬質合金中的碳化鎢顆粒充分反應，進而達到粗化表面和暴露粘結相鈷的目的。然后，將基體放置于酸溶液(HCl或H₂SO₄+H₂O₂)中，讓酸與暴露在基體表面的鈷反應生成可溶的Co²⁺，達到去鈷的效果。最后，在金剛石粉的懸浮液中進行植晶，讓表面更加粗糙，納米金剛石顆粒殘留在表面作為晶種。

雖然酸堿二步法+植晶預處理是一種比較成熟的工藝，但是其缺點也很明顯：酸堿具有腐蝕性，還會揮發出有毒氣體，嚴重威脅到操作人員的身體健康；處理后留下的廢液隨意排放會危害環境，需要凈化處理，增加了生產成本；處理步驟繁瑣，耗時過長，一個流程需要3小時以上，同時需要進行多次清洗，耗水量大。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種用于制備金剛石涂層刀具的化學機械研磨預處理工藝，該處理工藝使用含有堅硬納米顆粒的弱酸性溶液代替目前的強酸、強堿兩步法+金剛石植晶預處理來進行化學機械研磨，實現對含鈷硬質鎢碳合金的表面處理，工藝簡單，處理時間短，安全環保，處理效率高。

本發明提供一種用于制備金剛石涂層刀具的化學機械研磨預處理工藝，采用含納米顆粒的弱酸性研磨液對刀具進行化學機械研磨預處理，具體包括以下步驟：

(1)配制弱酸性化學機械研磨液，備用；

(2)將需預處理的刀具部分暴露在研磨液中，然后通過液壓泵的噴嘴將研磨液以一定的壓力噴射刀具表面；

(3)將步驟(2)所處理后的刀具用去離子水清洗，然后烘干待用。

本技術方案中通過使用含納米顆粒的弱酸性研磨液對刀具進行化學機械研磨預處理，無需使用強酸強堿溶液，避免了強酸強堿和有毒氣體等對操作人員身體健康的威脅，安全環保；同時，相對于酸堿二步處理法，處理步驟得到大大簡化，工藝簡單，易操作。