申請(qǐng)?zhí)枺?01510196098.7
       申請(qǐng)人：太原理工大學(xué)
       發(fā)明人：于盛旺 黑鴻君 高雪艷 鐘強(qiáng) 戎臥龍 申艷艷 劉小萍 賀志勇

       摘要：本發(fā)明為一種提高硬質(zhì)合金與金剛石涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，該方法通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：采用雙層輝光等離子體表面合金化技術(shù)，以金屬碳化物形成元素材料或金屬碳化物形成元素的復(fù)合材料作為靶材，以惰性氣體作為保護(hù)氣體、含碳?xì)怏w作為先驅(qū)體，在硬質(zhì)合金表層制備擴(kuò)散阻擋層，然后使用化學(xué)氣相沉積法在制備了擴(kuò)散阻擋層的硬質(zhì)合金表面沉積金剛石涂層。使用本發(fā)明制備的擴(kuò)散阻擋層能夠有效地阻擋Co元素向硬質(zhì)合金表層擴(kuò)散，不僅能夠避免表面脫Co處理法對(duì)硬質(zhì)合金基體的損傷，還能夠避免施加過渡層法因新界面增加而引入的界面應(yīng)力問題，從而能夠大幅度提高金剛石涂層與硬質(zhì)合金基體間的結(jié)合強(qiáng)度。

       主權(quán)利要求：1.一種提高硬質(zhì)合金與金剛石涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征在于，通過如下方法實(shí)現(xiàn)：采用雙層輝光等離子體表面合金化技術(shù)，以金屬碳化物形成元素材料或金屬碳化物形成元素的復(fù)合材料作為靶材，以惰性氣體作為保護(hù)氣體、含碳?xì)怏w作為先驅(qū)體，以硬質(zhì)合金作為工件（1），在工件（1）表層制備擴(kuò)散阻擋層（3），最后在含有擴(kuò)散阻擋層（3）的工件（1）表面制備金剛石涂層（4）；其中，所述的擴(kuò)散阻擋層（3）制備工藝如下：1）將工件（1）表面用粒度為3-10μm的金剛石微粉研磨粗化，然后用去離子水和丙酮分別超聲清洗，并用熱風(fēng)吹干；2）將預(yù)處理后的工件（1）放置在雙層輝光等離子體表面合金化設(shè)備內(nèi)，以金屬碳化物形成元素材料或金屬碳化物形成元素的復(fù)合材料作為靶材，調(diào)整靶材與工件（1）間距為15-20mm，抽真空至真空度達(dá)到1Pa以下，通入惰性氣體和含碳?xì)怏w的混合氣體，其中惰性氣體流量為60-80sccm，含碳?xì)怏w含量占惰性氣體的1%-5%，真空腔室壓力控制在30-50Pa，開啟陰、源極電源，將源級(jí)電壓調(diào)整至300-600V，同時(shí)調(diào)整陰極電壓，使其高于源極電壓200-300V，對(duì)工件（1）進(jìn)行預(yù)濺射，預(yù)濺射溫度為700-1000℃，預(yù)濺射時(shí)間為15min；3)預(yù)濺射結(jié)束后，將陰極電壓調(diào)整至400-700V，同時(shí)調(diào)整源極電壓，使其高于陰極電壓100-200V，當(dāng)工件（1）溫度達(dá)到預(yù)定溫度700-1000℃時(shí)，涂層開始沉積，沉積10min后停止通入含碳?xì)怏w，總沉積時(shí)間為0.5-1h，此時(shí)制備的涂層包括擴(kuò)散阻擋層（3）和沉積層（2），其中的擴(kuò)散阻擋層（3）是指滲入工件（1）中硬質(zhì)合金顆粒（1-1）之間取代鈷粘結(jié)劑（1-2）的部分（3-1）及與鈷粘結(jié)劑互擴(kuò)散的部分（3-2），沉積層（2）是指沉積在工件（1）表面以外的部分；4）涂層制備結(jié)束后，再次調(diào)整陰極和源極電壓，使陰極電壓高于源極電壓200-300V，控制工件溫度為700-1000℃，再次通入含碳?xì)怏w，含碳?xì)怏w含量占惰性氣體的1%-5%，開始對(duì)工件（1）進(jìn)行反濺射，去除工件（1）表面的沉積層（2），反濺射時(shí)間為0.5-1h，反濺射結(jié)束后，冷卻并取出工件（1），反濺射去除沉積層（2）后，工件（1）的表層只剩擴(kuò)散阻擋層（3）。

       2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高硬質(zhì)合金與金剛石涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征在于：所述的金屬碳化物形成元素包括Mo、W、Cr、Nb、Ti、Ta、Zr、Hf、Re；所述的惰性氣體為Ar，所述的含碳?xì)怏w包括CH4、C2H2、C3H8。

       3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高硬質(zhì)合金與金剛石涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征在于：硬質(zhì)合金工件（1）上金剛石涂層（4）的制備方法包括微波等離子體化學(xué)氣相沉積方法、熱絲化學(xué)氣相沉積方法、直流電弧等離子體噴射化學(xué)氣相沉積方法。