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定粉末真空渗硼处理，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W2Co21B6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1500N，并且有着较好的重现性。     

等离子体技术在提高硬质合金工具上金刚石薄膜附着力方面的应用

金刚石薄膜具有优异的性能，作为切削工具表面的保护性涂层，可以大幅度提高工具的使用寿命以及加工精度。硬质合金是一种广泛使用的工具材料，在其表面沉积高附着力的金刚石薄膜时存在着困难。等离子体中离子、原子或分子具有高的反应活性，等离子体技术在金刚石薄膜的制备中有着广泛应用。利用等离子体技术可以极大的消除因金刚石薄膜与硬质合金基体之间存在热应力以及由硬质合金中的钴粘结剂在化学气相沉积金刚石薄膜过程中的促石墨化作用而产生的不利影响，提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间附着力。本文综述了等离子体技术在提高硬质合金工具表面金刚石薄膜附着力方面的研究进展。     

用热丝法在激光预处理的硬质合金表面沉积金刚石薄膜的研究

研究了准分子激光对硬质合金（ＹＧ６）表面产生的选择性蒸发和表面改性作用（粗糙化），探索在硬质合金表面沉积金刚石薄膜的工艺参数，讨论了温度、气体流量及甲烷浓度对沉积金刚石薄膜的影响规律．     

专利信息

有缺Co区的表面刻槽的聚晶金刚石硬质合金复合片 本发明公开了一种有缺Co区的表面刻槽的聚晶金刚石硬质合金复合片,包括硬质合金层和聚晶金刚石层;硬质合金层由碳化物（通常为碳化钨-WC）和结合剂（通常为Co）组成,聚晶金刚石层则由金刚石和催化粘结剂（通常为Co）组成;在金刚石层表面上刻划有刻槽 。     

金刚石薄膜与WC-Co硬质合金结合力的改善

利用SEM，XRD研究了Murakami溶液和H2等离子体处理对硬质合金表面形貌、物相结构的影响，并对硬质合金工具进行了复合金刚石薄膜涂层，采用压痕法和实际钻削实验检测了金刚石薄膜／基体间的结合力．结果表明，微米／纳米复合金刚石薄膜涂层分布均匀，具有低的表面粗糙度，Murakami溶液处理硬质合金可产生均匀的表面沟槽，其金刚石薄膜与基体间的临界载荷约为1．5kN，而用该方法制备的涂层钻头加工性能很差，H2等离子体处理促进了硬质合金基体表面的WC晶粒更加粗大、致密，其临界载荷超过1．5kN，用该方法制备的涂层钻头的加工性能优良。     

金刚石涂层用低钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

研究了先用Murakami剂浸蚀WC相，再用（H2O2＋H2SO4）酸混合液除去o相的2步法浸蚀YG6硬质合金基体表面预处理的过程，并在浸蚀过的硬质合金基体上，用热丝法沉积了金刚石薄膜，结果表明：2步浸蚀法可在基体表面深度为6μm-12μm的范围内，使Co含量从6％降低到0．54％－3．22％，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0μm，但会导致硬质合金基体表面的硬度从89．9HRA降低至88．1HRA，在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现金刚石薄膜试样的组织结构具有明显的｛111｝面取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

硬质合金粉末表面电泳沉积制备金刚石涂层

采用电泳沉积法在硬质合金粉末表面涂覆金刚石涂层，分析硬质合金含量和MgCl₂·6H₂O含量对涂层沉积效果的影响，并对制备的涂层粉末进行性能表征。结果表明:电泳沉积法可实现硬质合金粉末表面涂覆金刚石涂层；硬质合金粉末为28.0 g，金刚石粉末为4.0 g，MgCl₂·6H₂O为1.0 g时，制备的金刚石涂层均匀且致密度好。      

TiC中间过渡层对硬质合金表面沉积（类）金刚石的影响

采用ＣＨ４－Ｈ２－Ｏ２微波等离子体化学相沉积法在硬质合金表面沉积金刚石薄膜，研究了ＴｉＣ中间过渡层对金刚石沉积效果的作用及粘结机理，结果表明在相同沉积条件下ＴｉＣ中间过渡层可以显著提高硬质合金表面沉积金刚石薄膜的生长速率，而且还可提高金刚石薄膜与基体的结合力。     

利用中间阻碍层在硬质合金上沉积高粘结强度的金刚石 …

能完全阻止钴由基体渗入表面而且大可与ＷＣ－Ｃｏ硬质合金相比的阻碍底层在本研究中取得了进展，这些底层连续无缺陷，沉积时硬质合金基体没有损坏和脱碳现象，底层上沉积 钛基中间层。对以此方法涂覆后的硬质合金基体采用特殊的激光照射工艺进行纳米晶金刚石引晶处理和用等离子体ＣＶＤ法进行金刚石涂层。引晶过程采用超声波处理，可以将石墨碳从基体表面除去。用此方法获得的金刚石涂层与基体表面粘结牢固，这是在中间层，金刚石     

专利信息

CN200810030935．9金刚石复合截齿头的制造方法及金刚石复合截齿头 一种金刚石复合截齿头的制造方法及金刚石复合截齿头，其步骤为：（1）将金剐石和金属粉料按金刚石混料按重量百分比为金刚石80％-82％，硅6％-7％，钴12％-13％形成金刚石混料；（2）对硬质合金的表面进行预处理，去油、去除表面氧化层形成硬质合金基体；（3）把金刚石混料装入碳管中，预压成型，然后装入硬质合金基体，进行真空净化处理；     

Mechanism and prediction of failure of diamond films deposited on various substrates by HFCVD

Diamond films were deposited on the WC-Co cemented carbide and Si3N4 ceramic cutting tool substrates by hot-filament-assisted chemical vapour deposition. The adherence property of diamond films was estimated using the critical load (Pcr) in the indentation test. The adhesive strength of diamond films is related to the intermediate layer between the film and the substrate. Poor adhesion of diamond films to polished cemented carbide substrate is owing to the formation of graphite phase in the interface. The adhesion of diamond films deposited on acid etched cemented carbide substrate is improved, and the peeling-off of the films often happens in the loosen layer of WC particles where the cobalt element is nearly removed. The diamond films' adhesion to cemented carbide substrate whose surface layer is decarbonizated is strengthened dramatically because WC phase forms by reaction between the deposited carbon and tungsten in the surface layer of substrates during the deposition of diamond, which results in chemical combination in the film-substrate interface. The adhesion of diamond films to silicon nitride substrate is the firmest due to the formation of chemical combination of the SiC intermediate layer in the interfaces. In the piston-turning application, the diamond-coated Si3N4 ceramic and the cemented carbide cutting tools usually fail in the form of collapsing of edge and cracking or flaking respectively. They have no built-up edge(BUE) as long as coating is intact.As it wears through, BUE develops and the cutting force on it increases 1 - 3 times than that prior to failure. This can predict the failure of diamond-coated cutting tools.     

采用WC过渡层增加金刚石薄膜附着力的研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，以WC-8％Co为基体，采用氢等离子体脱碳、磁控溅射镀W、碳化等方法，制备了微晶WC过渡层。研究了金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明，表面脱碳后再镀W膜，W填充了氢等离子体脱碳时刀具表面因钴蒸发而留下的空洞，形成过渡层，在随后的碳化中和基体WC连接较为紧密，能增加金刚石薄膜与基体附着力，克服单纯的氢等离子体脱碳还原法降低刀具基体硬度、不能完全消除钴的有害影响的缺点。     

微波等离子体刻恂对WC—Co硬质合金基体金刚石薄膜附着力的影响

金刚石薄膜的附着力是影响CVD金刚石涂层刀具切削性能的关键因素,本文采用EACVD法在硬质合金（YG6）基体上沉积金刚石涂层;用Ar-H2微波等离子WC－C0衬底进行刻蚀处理,以改变基体表面与金刚石涂层间的界面结构,提高金刚石涂层的附着力;采用压痕法评估涂层附着力,借助SEM等观察刻蚀预处理方法对膜基界面的影响,并对此进行分析和讨论。     

预处理对金刚石薄膜质量及结合力的影响

目的改善硬质合金表面金刚石薄膜的结合力。方法采用热丝CVD法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究对比喷砂+一步法、喷砂+两步法、Al Cr N过渡层和传统两步法这四种预处理对金刚石薄膜质量及其结合性能的影响。对预处理后硬质合金基体表面的形貌和粗糙度进行分析,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱及洛氏硬度计表征金刚石薄膜的形貌、结构及性能。结果喷砂有利于在基体表面获得均匀分布的凹坑,提高金刚石的形核密度及均匀性,尤其改善了金刚石颗粒的团聚现象。Al Cr N过渡层虽然表面粗糙度不高,但有大量的凸起颗粒,提供了极佳的形核点,也在一定程度上优于传统两步法的表面金刚石形核密度。在金刚石薄膜沉积参数不变的前提下,传统两步法预处理获得的涂层结合力为HF4级,喷砂结合一步法和两步法获得的结合力分别达到了HF3级和HF1级,但Al Cr N过渡层的结合力表现较差。结论 Al Cr N过渡层能阻挡Co的扩散,提高了金刚石的纯度,但金刚石膜的内应力较大,结合力差。喷砂和刻蚀复合预处理不仅能提高金刚石的结晶质量和纯度,金刚石薄膜的结合力也得到改善。     

硬质合金表面渗硼处理对CVD金刚石涂层形成的影响

采用渗硼工艺对ＹＧ６硬质合金表面进行预处理,探讨了渗硼预处理对硬质合金金刚石薄膜涂层形成的影响。研究结果表明,渗硼时Ｃｏ在硬质合金表面同Ｂ形成ＣｏＢ、Ｃｏ２Ｂ化合物层。该硼化物层在金刚石沉积过程中,能有效阻挡硬质合金中粘结相Ｃｏ向表面扩散,消除了Ｃｏ对金刚石薄膜涂层形成时的不利影响,改善了薄膜涂层质量,提高了附着力。     

化学气相沉积过程中Si的引入对硬质合金金刚石涂层附着力的影响

利用微波等离子体化学气相沉积方法，以H2、CH4和八甲基环四硅氧烷(D4)为原料，在硬质合金基体上沉积了金刚石涂层。与一般只使用H2、CH4为原料时的情况相比，金刚石涂层与硬质合金基体间的附着力有了一定程度的提高。对涂层断面的成分分析表明，Si在涂层与基体间的界面处有富集的倾向，而这将有助于抑制Co对涂层附着力的不利影响，提高金刚石涂层的附着力。     

金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理研究新进展

从孔隙的形成、界面非金刚石物的形成以及较高残余应力等3个不利方面,分析和综述了影响金刚石涂层与硬质合金基体粘结性的主要因素。着重对浸蚀基体表面除去Co相或浸蚀WC相,在基体与涂层之间形成中间过渡层或中间化合物,基体表面机械或热处理等硬质合金基体表面预处理,改善涂层与基体粘结性的3种方法和途径进行了阐述。     

孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石涂层工艺研究

为提高金刚石涂层和基底的结合力,采用化学气相沉积方法在普通硬质合金和孕镶金刚石硬质合金基底上分别沉积金刚石涂层,并通过扫描电镜、拉曼光谱和压痕分析对比研究其结合性能。结果表明:在孕镶金刚石硬质合金基底上可以实现金刚石的同质与异质外延生长;在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积的金刚石形核率高,晶形大小均匀,涂层表面平整;孕镶金刚石基底金刚石涂层的结合力优于硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的结合力。在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石膜可扩大金刚石涂层的应用范围。      

化学气相沉积金刚石薄膜刀具膜/基附着性能研究现状

CVD金刚石薄膜涂层刀具被认为是能最早实现CVD金刚石工业化应用的领域之一.目前,限制CVD金刚石薄膜涂层刀具产品大规模产业化应用的主要原因,是金刚石薄膜与硬质合金基底之间粘附性能较差.如何提高膜/基粘附性能,确保CVD金刚石薄膜涂层刀具优异性能的发挥、涂层刀具的使用寿命和加工性能,已成为材料科学工作者迫切需要解决的问题.介绍了影响CVD金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的主要因素、改善金刚石薄膜与硬质合金基体之间附着力的途径以及表征膜/基附着力的测试方法等方面的研究成果,并对提高低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的研究现状进行了分析.