CN105483640B - 一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，包括以下步骤：1)按每100ml浓度为50％双氧水溶7‑9g乙二胺四乙酸四钠的比例配制脱钴腐蚀液，搅拌均匀并加热到50‑80℃保温；2)将硬质合金刀具需要涂层部位放入脱钴腐蚀液中90‑120分钟进行脱钴处理；3)取出硬质合金刀具并放入去离子水中超声波清洗10‑15分钟后取出烘干；4)在1.5‑2kg气体压力下用300‑400目的玻璃珠对硬质合金刀具腐蚀部位进行喷砂处理；5)在去离子水中超声波清洗2‑5分钟并烘干；6)将硬质合金刀具腐蚀部位放置在按每1L无水酒精溶0.2‑0.5g粒径小于10nm纯度为99％的纳米金刚石粉溶液中，用超声波振动10‑15分钟后取出烘干；本发明能够减少因脱钴时间过长或过短对涂层制备效果的影响，且对环境无污染。

Description

一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法
[技术领域]
本发明涉及基体涂层处理技术领域，具体地说是一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法。
[背景技术]
随着机床的更新换代，涂层技术及涂层材料的不断更新，以及现代机械加工技术朝着高速度、高精度方向发展，从而对切削工具的性能也提出了更高的要求，因此开发切削性能优良并且寿命长的超硬切削工具是必然的发展趋势。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在的物质中最坚硬的物质，具有化学性质稳定、导热率高等特性。用化学气相沉积制备的金刚石涂层刀具是加工高硅铝合金、有色金属、石墨、玻璃、陶瓷和碳纤维增强复合材料等难加工材料的理想工具。
化学气相沉积是将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，这些原材料相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基体表面。化学气相沉积金刚石薄膜的制备方法全称低压化学气相沉积金刚石法，近十年来已取得了重大进展。目前，较成熟且有发展前途的方法有:等离子注入、微波化学气相沉积和热丝化学气相沉积。在进行金刚石涂层之前需要对基体进行前处理以提高金刚石涂层与基体的结合力。传统的对化学气相沉积金刚石涂层基体的表面去钴方法为：将基体浸泡在体积比为2:1的硝酸(65％-68％)和盐酸(35％-38％)溶液中，脱钴时间为2-3分钟，其脱钴时间短，操作时间控制要非常严格，所以脱钴效果不易控制，操作时间稍微过长或过短都会对制备的金刚石涂层的性能产生不利影响，而且该方法具有很强的污染性，并对人体健康非常不利。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，不仅能够减少因脱钴时间过长或过短对涂层制备效果的影响，而且对环境无污染，解决了传统前处理方法过程易产生污染，以及腐蚀脱钴的时间不易控制等问题。
为实现上述目的设计一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，包括以下步骤：
1)按每100ml浓度为50％的双氧水溶7-9g乙二胺四乙酸四钠的比例配制脱钴腐蚀液，搅拌均匀后，加热至50-80℃，保温；
2)将硬质合金基体需要涂层部位放入脱钴腐蚀液中90-120分钟进行脱钴处理，待腐蚀完成后，取出硬质合金基体；
3)将脱钴腐蚀后的硬质合金基体放入去离子水中，超声波清洗10-15分钟后取出烘干；
4)将硬质合金基体腐蚀部位进行喷砂处理，清除腐蚀表面的残留物；
5)喷砂完成后，在去离子水中超声波清洗2-5分钟并烘干；
6)将硬质合金基体腐蚀部位放置在按每1L无水酒精溶0.2-0.5g粒径小于10nm纯度为99％的纳米金刚石粉的溶液中，用超声波振动10-15分钟后取出烘干。
步骤4)中，喷砂所采用的气体压力为1.5-2kg/m2，玻璃珠大小为300-400目。
所述乙二胺四乙酸四钠纯度为分析纯。
所述硬质合金基体为含钴小于6％的硬质合金刀具。
本发明同现有技术相比，按每100ml浓度为50％的双氧水溶7-9g乙二胺四乙酸四钠(分析纯AR)的比例配制成脱钴腐蚀液，基体在腐蚀液中腐蚀时间较长，为90-120分钟，较长的时间间隙有利于腐蚀人员对腐蚀脱钴效果的控制，从而可以很大程度上减少因脱钴时间过长或过短对涂层制备效果的影响，该前处理方法相比较于传统的采用盐酸、硝酸的脱钴方法，价格更低廉，且对环境无污染。此外，本发明所述的化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法操作简单，处理过程可控性高，解决了传统前处理方法过程易产生污染，以及腐蚀脱钴的时间不易控制等问题。
[具体实施方式]
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：
本发明提供了一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，该基体材料为硬质合金，该方法不仅可以减少基体前处理带来的污染，而且可以减少基体过腐蚀或欠腐蚀对金刚石涂层效果的影响；该前处理过程中用到的主要化学物质为：浓度为50％的双氧水、乙二胺四乙酸四钠(分析纯AR)、去离子水、无水酒精和粒径小于10nm纯度为99％的纳米金刚石粉。
该前处理方法具体包括以下步骤：
1)按每100ml浓度为50％的双氧水溶7-9g乙二胺四乙酸四钠(分析纯AR)的比例配制脱钴腐蚀液，待腐蚀液搅拌均匀后，将其加热到50-80℃并保温；
2)将硬质合金基体需要涂层部位放入脱钴腐蚀液中90-120分钟进行脱钴处理，该硬质合金基体为含钴小于6％的硬质合金刀具，待腐蚀完成后，取出硬质合金刀具；
3)将脱钴腐蚀后的硬质合金刀具放入去离子水中，用超声波清洗10-15分钟后取出并烘干；
4)将硬质合金刀具腐蚀部位进行喷砂处理，去除腐蚀后硬质合金刀具表面残留的腐蚀物，喷砂所采用的气体压力为1.5-2kg/m2，玻璃珠大小为300-400目；
5)喷砂完成后，在去离子水中超声波清洗2-5分钟并烘干；
6)将硬质合金刀具腐蚀部位放置在按每1L无水酒精溶0.2-0.5g粒径小于10nm纯度为99％的纳米金刚石粉的溶液中，用超声波振动10-15分钟后取出烘干。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按每100mL浓度为50％的双氧水溶7-9g乙二胺四乙酸四钠的比例配制脱钴腐蚀液，搅拌均匀后，加热至50-80℃，保温；
2)将硬质合金基体需要涂层部位放入脱钴腐蚀液中90-120分钟进行脱钴处理，待腐蚀完成后，取出硬质合金基体；
3)将脱钴腐蚀后的硬质合金基体放入去离子水中，超声波清洗10-15分钟后取出烘干；
4)将硬质合金基体腐蚀部位进行喷砂处理，清除腐蚀表面的残留物；
5)喷砂完成后，在去离子水中超声波清洗2-5分钟并烘干；
6)将硬质合金基体腐蚀部位放置在按每1L无水酒精溶0.2-0.5g粒径小于10nm纯度为99％的纳米金刚石粉的溶液中，用超声波振动10-15分钟后取出烘干。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，其特征在于：步骤4)中，喷砂所采用的气体压力为1.5-2kg/m2，玻璃珠大小为300-400目。
3.如权利要求2所述的化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，其特征在于：所述乙二胺四乙酸四钠纯度为分析纯。
4.如权利要求1至3中任一项所述的化学气相沉积金刚石涂层基体的前处理方法，其特征在于：所述硬质合金基体为含钴小于6％的硬质合金刀具。
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