金剛石是最硬的材料，具有超高的彈性模量(800~900 GPa)、高的熱導率20 W/(cm·K)、較低的摩擦系數(0.05~0.1)和穩定的物理化學性能[1,2]，是制備涂層刀具最佳選擇材料
用熱絲化學氣相沉積(HFCVD)方法可制備金剛石[3]，生長出的金剛石晶?？蛇_2~3 μm
熱絲化學氣相沉積的設備簡單，價格便宜，可在形狀復雜的工件上制備涂層[4,5]
金剛石涂層刀具耐磨、硬度高，可用于加工鋁合金、鈦合金、陶瓷等材料[6]，有廣闊的應用前景
Johnston等用微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)方法制備硼化物過渡層金剛石涂層刀具[7]，Uhlmann使用熱絲化學氣相沉積在形狀復雜的刀具上制備不同厚度的金剛石薄膜并測試[8]，取得了較好的結果
太原理工大學使用碳化硅過渡層制備刀具[9]、上海交通大學研究多種涂層刀具的界面[10,11]，取得了一定的進展
本文使用硬質合金WC-Co8%作為基體材料，用熱絲化學氣相沉積法制備單層金剛石涂層、納米晶粒金剛石和微米晶粒金剛石交替沉積的多層結構涂層，研究涂層結構對薄膜力學性能的影響并優化金剛石涂層的制備工藝
1 實驗方法1.1 基體的預處理
使用直徑6 mm的硬質合金WC-Co銑刀(8%Co)和WC-Co8%片作為金剛石沉積基體、WC-Co8%片作為參數摸索以及壓痕實驗樣品、硬質合金銑刀作為切削實驗樣品
在沉積前對基體進行清洗和酸堿預處理：先分別在丙酮和酒精溶液中用超聲清洗基體表面以除去有機和無機等雜質；然后用酸堿二步法對基體的表面進行預處理：使用Murakami試劑(K3[FeCN)]6:KOH:H2O=1:1:10)侵蝕WC顆粒15 min，暴露更多的鈷；最后使用酸試劑(H4SO4:H2O2=1:5)刻蝕鈷2 min
將預處理后的基體放到納米金剛石懸濁液中超聲植晶30 min，以提高金剛石成核密度
1.2 金剛石涂層沉積
1.2.1 在不同甲烷濃度條件下在WC-Co8%片表面沉積金剛石薄膜
用熱絲CVD制備金剛石涂層，受基體溫度、腔室壓強和碳源濃度等因素的影響，金剛石涂層沉積的溫度需要控制在一定范圍
基底溫度為800℃~950℃可生長出高質量的金剛石涂層
在低溫下金剛石涂層的生長較慢，而在高溫(1000℃左右)下金剛石有向石墨轉變的趨勢[12,13]，因此，本文的實驗溫度為850±30oC，壓強為5
聲明：
“加工7075航空鋁合金用金剛石涂層刀具的制備及其切削性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
1242
編輯：中冶有色網
來源：王宜豹,黃楠,劉魯生,袁子堯,李鵬,張文雪,姜辛
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
2025年07月23日 ~ 26日 
