真空渗硼预处理在CVD金刚石-硬质合金涂层工具中的应用

采用固体粉末真空渗硼工艺 ,研究了硬质合金工具表面真空渗硼预处理对金刚石涂层附着力的影响。研究结果表明 ,硬质合金工具通过固体粉末真空渗硼处理 ,表面生成具有较高稳定性的以CoWB、CoB为主的渗层 ;经过长时间的金刚石涂层后 ,硬质合金工具表面出现Co3B和W2 Co2 1B6 相 ,没有单质Co相出现 ,克服了金刚石沉积中硬质合金表面钴的不利影响 ,使标志金刚石涂层附着力的压痕测试的临界载荷达到了15 0 0N 。

渗硼+两步处理硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层工具研究

研究了固体粉末渗硼+碱酸两步预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度。实施优化的微米-纳米为0.1402μm金刚石复合涂层沉积工艺,得到表面平整、光滑、平均粗糙度的优质金刚石复合涂层。该涂层与基体附着力高,压痕测试其临界载荷大于1500 N,金刚石复合涂层刀具加工ZAlSi12合金试验表明其切削寿命是无涂层刀具的41倍。

硬质合金金刚石涂层工具基体前处理有效方法探讨

利用两种溶液浸蚀硬质合金表面 ,分别选择性刻蚀WC和Co。这不仅强粗化了硬质合金表面 ,而且 ,还能抑制Co在金刚石沉积过程中的负作用。从而 。

强直电流伸展弧CVD硬质合金金刚石涂层工具

采用自行研制的强电流直流扩展电弧设备对酸浸和渗硼预处理的YG6刀片进行了金刚石薄膜涂层沉积,并对放于不同位置的沉积刀片表面涂层的激光Raman谱和SEM形貌进行了分析、研究.结果表明:渗硼预处理工艺优于酸浸预处理工艺;在渗硼处理的GY6刀片上,沉积的金刚石薄膜涂层具有大面积、均匀性好和质量高的特点.

金刚石膜涂层硬质合金工具研究进展及产业化前景

金刚石具有最高的硬度,极低的摩擦因数,最高的热导率和极佳的化学稳定性,因此是最理想的工具涂层材料。由于金刚石膜涂层硬质合金工具可能具有金刚石的硬度和硬质合金的强韧性的结合,因此20余年来一直受到世界各国的普遍关注。本文综述了金刚石膜涂层硬质合金的研发历史与现状,并针对目前的市场状况和未来的发展进行了评述。

金刚石膜涂层硬质合金工具研究进展(下)

金刚石膜涂层硬质合金工具切削性能。图7所示为我们采用渗硼预处理平HCEDCA技术沉积的金刚石膜涂层YG6硬质合金铣刀在切削A1-12％Si合金时与未涂层硬质台金刀片切削寿命(fw=0.25mm)的对比，可见金刚石膜涂层工具的切削寿命提高在20倍以上。在实际切削叫金刚石膜涂层刀具采用于切削，而未涂层刀具由于切削瘤浦刀太严重，因此在切削时采用了润滑剂。

金刚石膜涂层硬质合金工具研究进展(上)

随着科学技术和国民经济的不断发展，人们对机械加工精度和加工效率提出了越来越高的要求，同时随着新的材料的不断涌现和越来越广泛的应用，现有的硬质合金工具已经远远不能满足要求。在面对一些难加工材料，如在现代汽车工业中应用越来越广泛的高硅铝合金。

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具及其应用

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石和硬质合金的优异性能,并且性能价格比非常好,是有发展前途的、理想的工具材料之一。它的应用前景广阔,可广泛应用于难加工材料的切削加工、电子工业和生物医学等诸多领域。

硬质合金工具强电流直流伸展弧等离子体CVD金刚石涂层的均匀性研究

采用自行研制的强电流直流伸展电弧等离子体CVD设备对真空渗硼预处理的YG6刀片进行了金刚石涂层沉积 ,并对放于有效沉积区域不同位置沉积出的金刚石涂层刀片以及刀片自身不同位置之表面涂层的形貌、厚度、质量进行了分析、研究。结果表明 :( 1)、硬质合金工具强电流直流伸展弧等离子体CVD金刚石涂层的组织、形貌、厚度、质量都是均匀一致的。 ( 2 )、利用强电流直流伸展电弧等离子体CVD设备可进行硬质合金金刚石涂层的批量沉积。

两种预处理对硬质合金金刚石涂层附着力的影响对比研究

制约金刚石薄膜涂层工具走向市场化的关键问题是金刚石薄膜与硬质合金衬底的附着力低。困难来自于硬质合金的粘结相钴。消除钴对涂层附着力不利影响的措施很多。其中 ,真空渗硼和施加铜过渡层处理是两种较为有效的方法。本实验的目的就是要比较两种预处理对金刚石涂层附着力的影响。我们利用强电流直流伸展电弧等离子体CVD设备对真空渗硼和施加铜过渡层处理的刀片同时进行了金刚石薄膜沉积。通过激光喇曼、压痕和切削实验对其涂层的附着力进行分析、对比。结果表明 ,真空渗硼和施加铜过渡层处理均可有效地提高硬质合金金刚石涂层的附着力(未处理试样涂层的附着力 <60 0N。施加铜过渡层处理试样附着力 <15 0 0N ,真空渗硼预处理试样附着力≥ 15 0 0N)。但两者相比较而言 。

沉积温度对硬质合金金刚石涂层附着力影响的研究

采用压痕实验、扫描电镜与激光Raman光谱分析 ,实验研究了酸浸硬质合金基底上金刚石涂层的附着力随沉积温度的变化。结果表明 ,涂层质量随沉积温度降低而显著恶化 ,涂层应力则随沉积温度提高而上升。从提高涂层附着力的角度考虑 ,存在一个最佳沉积温度。在较低的沉积温度下 ,涂层自身的质量较低、力学性能较差 ,在载荷作用下易于破坏。提高沉积温度 ,涂层自身的质量可得到改善 ,但基底中的钴向基底表面扩散的倾向加大 ,而且热应力增大 ,会严重降低涂层与基底的附着力。除硬质合金基底的预处理工艺外 ,沉积工艺对金刚石涂层的组织。

甲烷浓度对硬质合金微型立铣刀表面生长金刚石涂层的影响

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形貌、涂层质量进行分析。结果显示,随着甲烷浓度增加,涂层中二次形核率增加、金刚石晶粒尺寸变小,金刚石晶粒能够完好地嵌入到硬质合金表面形成机械锁扣结构,提高膜-基结合强度,但过高的甲烷浓度使得活性氢原子对石墨的刻蚀强度减弱,使得涂层中金刚石晶粒晶界处非金刚石碳相含量逐渐增加,涂层质量下降。当甲烷浓度为3%时,硬质合金立铣刀表面金刚石涂层结晶度高、晶粒间接触紧密、涂层中非金刚石碳相含量低、膜-基结合强度高,端刃处未出现涂层剥落现象。文章工作有助于理解热丝气相沉积法中碳源浓度对表面金刚石涂层沉积效果及涂层失效的影响,使硬质合金立铣刀表面金刚石涂层沉积工艺得到进一步优化。

预处理工艺对硬质合金上沉积金刚石膜的影响

比较了酸浸与渗硼预处理对硬质合金上沉积金刚石膜的影响。研究结果表明:渗硼预处理比酸浸预处理对提高金刚石膜的质量和结合力更为有利。

金刚石涂层刀具的性能评价及应用试验综述

金刚石薄膜与硬质合金基体间的附着力较低一直制约着金刚石薄膜涂层工具的商业化生产和大规模应用。本文对研究中所用各种金刚石涂层刀具性能的评价方法和应用试验进行了综述 ,希望能对评价、提高和改进金刚石涂层刀具产品性能有指导意义。

非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层结构及性能

为提升硬质合金的硬度和耐磨性,改善其与金刚石涂层的结合强度,先用双辉等离子表面合金化技术在其表面制备Ta金属层,再用化学气相沉积法对Ta金属层进行碳化-沉积复合处理,制备出非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层。研究了源极与工件极电位差对金属层的影响以及复合涂层的结构与性能。结果表明:制备的金属层均由连续致密的胞状α-Ta组成;随电位差的增大,Ta金属层的显微硬度和结合强度均先升高后降低;电位差为240 V时,Ta金属层的显微硬度和结合力最高,分别达1151HV0.2和117 N;碳化-沉积后,涂层由表面离散分布的非连续金刚石颗粒和TaxC(TaC、Ta2C)组成,其显微硬度提高至基体的1.8倍,磨损率仅为基体的45%。非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层具有良好的结合性能,能有效提升硬质合金的硬度和耐磨性能。

直流电弧等离子体喷射在金刚石膜制备和产业化中的应用

综述了北京科技大学在直流电弧等离子体喷射CVD金刚石膜沉积系统研制和改进及大面积高质量(包括光学级)金刚石自支撑膜沉积的研究进展和产业化状况。用同样技术研发出了可用于复杂形状硬质合金工具金刚石膜涂层工具批量生产的强电流直流伸展电弧等离子体CVD金刚石膜涂层系统,讨论了利用该设备研发金刚石膜涂层硬质合金工具及其现场切削试验的结果。

CN1632165一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法

本发明提供了一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法。采取等离子体CVD技术，由含有氢、碳和硅元素的气体混合物为反应气体，在硬质合金工具上沉积含有金刚石相和硅的金刚石涂层；其中，硅是在金刚石涂层的CVD过程进行的同时，被沉积到金刚石涂层中以及金刚石涂层与硬质合金工具的界面处的；硅元素在金刚石涂层与硬质合金工具界面处的存在与富集使金刚石涂层对硬质合金工具形成高的附着力。所述的CVD技术包括：微波等离子体CVD技术、热丝CVD技术、直流电弧等离子体CVD技术。本发明的优点在于：有效地提高金刚石涂层的附着力并简化了涂层的制备工艺。

专利信息

CN102066616A用于产生高温的金属切削应用的涂层切削工具 本发明涉及一种包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、高速钢（HSS）、聚晶金刚石（PCD）或聚晶立方氮化硼（PCBN）主体的切削工具刀片，施加有硬质耐磨涂层，所述层通过物理气相沉积法（PVD）如阴极电弧蒸镀或磁控溅镀法生成。