CN105506716A - 一种强结合耐磨复合涂层的制备方法 - Google Patents

一种强结合耐磨复合涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种强结合耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，将金刚石粉末、硅粉按1：1~5比例球磨混合20~40h，加入以水：无水乙醇：丙酮为1:8:1的质量分数比配制的电泳液，用玻璃棒搅拌后超声振荡10~15min。将配置好的悬浮液放置于磁力搅拌器上，插入电极材料，负极电极材料为石墨，接通电泳仪，开始在石墨上电泳沉积混合粉末，电泳沉积时间为1~10min。磁力搅拌器搅拌转速为500~1200？r/min，电泳沉积结束，小心取出沉积试样，100~120℃烘干1~2h后放入高真空反应炉中，在惰性气氛下升至1500~1600℃保温1~2h，反应烧结复合涂层。本发明通过冶金反应在基体与金刚石之间形成碳化物界面，提高金刚石的结合强度，电泳沉积混合粉末颗粒均匀致密，涂层反应均匀充分，制备周期短，成本低。

Description

一种强结合耐磨复合涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合涂层的制备方法，特别涉及一种强结合耐磨复合涂层的制备方法。
背景技术
金刚石具有无与伦比的高硬度和优良的物理力学性能，使金刚石工具成为加工各种坚硬材料不可缺少的有效工具。影响金刚石工具使用寿命及性能的主要因素之一是基体对金刚石的粘接性（基体的包镶能力）。由于金刚石与一般金属和合金之间具有很高的界面能，致使金刚石颗粒不能为一般低熔点合金所浸润，粘接性极差，在传统的制造技术中，金刚石颗粒仅靠基体冷缩后产生的机械夹持力镶嵌于基体金属基中，而没有形成牢固的化学键结或冶金结合，导致金刚石颗粒在工作中易与基体金属基分离，大大降低了金刚石工具的使用寿命及性能水平。大部分孕镶式工具中金刚石的利用率较低，大量昂贵的金刚石在工作中脱落流失于废屑之中。
通过选择有效的方法和适当的材料，可以提高金刚石颗粒与基体材料之间的粘附性并且增加产品的商业价值。陶瓷硬质涂层由于其物理，化学和机械性能特性在一些技术领域都引起大量关注。在这些陶瓷材料中，碳化硅是一种对基材有高粘结强度并具有优良耐磨性的有前景硬质材料。碳化硅作为金刚石复合材料结合相，由于碳化硅的热膨胀系数高于金刚石，由于热失配碳化硅会对金刚石产生一个相当可观的正压应力，极大增加了基体对金刚石的把持力。同时碳化硅亦是坚硬材料，能够增加复合材料的耐磨性能。
现如今已经发展了多种方法制备金刚石基复合材料，包括块体和涂层：（1）化学气相渗透（沉积）法（CVI/CVD），一种温和的制备方法，能制备块体材料和涂层，制备温度较低，材料均质致密，能够成型各种复杂形状材料。但制备周期很长，生产成本极高，难以批量生产；（2）高温钎焊法，该法主要制备大颗粒粒径金刚石复合涂层，制备的金刚石复合涂层结合强度高，工艺周期短，但由于金属与金刚石热膨胀系数相差很大产生很大的热应力，并且熔融钎料金属会在能浸润的温度对金刚石严重侵蚀，诱导金刚石石墨化。（3）其他方法还有电泳-电镀两步沉积法、热喷涂法，生产成本低，能够批量生产，但金刚石与基体结合强度低。因此，提高金刚石复合材料综合性能是重中之重，本发明希望通过电泳沉积法结合熔渗反应法制备金刚石复合涂层材料并进一步提高其耐磨性能。
申请号为201010541467.9的中国专利公开了一种金刚石/碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法。其特征是原料重量百分比为：5~15%的粘结剂，15~45%的碳化硅粉，40~80%的金刚颗粒。原料经8~24h湿混，75~250MPa压力下模压成形得到复合材料毛坯，毛坯子在空气中氧化，氧化温度200℃，氧化时间6~10h，在氮气保护气氛中800~1200℃温度下烧结8~15h，随炉冷却。然后经真空浸渍、氧化、烧结和冷却，循环3-7次即可获得致密的金刚石/碳化硅陶瓷基复合材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种强结合耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：
（1）将金刚石粉末、硅粉按1：1~5比例混合放入球磨罐内，球磨20~40h后形成混合粉末，称量一定量的混合粉末，并将称量好的混合粉体置于预先用去离子水清洗过的烧杯中；
（2）以水：无水乙醇：丙酮为1:8:1的质量分数比配制电泳液，用量筒称取定量配制好的电泳液并将其倒入放有混合粉体的烧杯中，用玻璃棒搅拌后超声振荡10~15min；
（3）将配置好的悬浮液放置于磁力搅拌器上，插入电极材料，正极电极材料为紫铜，不锈钢，镍，钛、铂其中一种单独使用或是混合使用，负极电极材料为石墨，接通电泳仪，开始在石墨上电泳沉积混合粉末，电泳沉积时间为1~10min。磁力搅拌器搅拌转速为500~1200r/min；
（4）电泳沉积结束，小心取出沉积试样，100~120℃烘干1~2h后放入高真空反应炉中，在惰性气氛下升至1500~1600℃保温1~2h，反应烧结复合涂层；
（5）反应结束后，得到强结合耐磨复合涂层。
本发明具有的优点：1、通过冶金反应在基体与金刚石之间形成碳化物界面，提高金刚石的结合强度；2、电泳沉积混合粉末颗粒均匀致密，涂层反应均匀充分；3、制备周期短，成本低。
附图说明
图1为强结合耐磨复合涂层的制备方法过程示意图。
10为金刚石颗粒；20为阳极电极；30为阴极石墨电极；40为金属硅颗粒；50为碳化硅-金刚石复合涂层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
（1）将金刚石粉末、硅粉按1：3比例混合放入球磨罐内，球磨20h后形成混合粉末，称量一定量的混合粉末，并将称量好的混合粉体置于预先用去离子水清洗过的烧杯中；
（2）以水：无水乙醇：丙酮为1:8:1的质量分数比配制电泳液，用量筒称取定量配制好的电泳液并将其倒入放有混合粉体的烧杯中，用玻璃棒搅拌后超声振荡10min；
（3）将配置好的悬浮液放置于磁力搅拌器上，插入电极材料，正极电极材料为紫铜，不锈钢，镍，钛、铂其中一种单独使用或是混合使用，负极电极材料为石墨，接通电泳仪，开始在石墨上电泳沉积混合粉末，电泳沉积时间为2min。磁力搅拌器搅拌转速为700r/min；
（4）电泳沉积结束，小心取出沉积试样，100℃烘干1h后放入高真空反应炉中，在惰性气氛下升至1520℃保温1.5h，反应烧结复合涂层，；
（5）反应结束后，得到强结合耐磨复合涂层。
实施例2
（（1）将金刚石粉末、硅粉按1：4比例混合放入球磨罐内，球磨30h后形成混合粉末，称量一定量的混合粉末，并将称量好的混合粉体置于预先用去离子水清洗过的烧杯中；
（2）以水：无水乙醇：丙酮为1:8:1的质量分数比配制电泳液，用量筒称取定量配制好的电泳液并将其倒入放有混合粉体的烧杯中，用玻璃棒搅拌后超声振荡12min；
（3）将配置好的悬浮液放置于磁力搅拌器上，插入电极材料，正极电极材料为紫铜，不锈钢，镍，钛、铂其中一种单独使用或是混合使用，负极电极材料为石墨，接通电泳仪，开始在石墨上电泳沉积混合粉末，电泳沉积时间为5min。磁力搅拌器搅拌转速为900r/min；
（4）电泳沉积结束，小心取出沉积试样，100℃烘干1~2h后放入高真空反应炉中，在惰性气氛下升至1600℃保温1h，反应烧结复合涂层，；
（5）反应结束后，得到强结合耐磨复合涂层。
（上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种强结合耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下顺序制备步骤：
（1）将金刚石粉末、硅粉按1：1~5比例混合放入球磨罐内，球磨20~40h后形成混合粉末，称量一定量的混合粉末，并将称量好的混合粉体置于预先用去离子水清洗过的烧杯中；
（2）以水：无水乙醇：丙酮为1:8:1的质量分数比配制电泳液，用量筒称取定量配制好的电泳液并将其倒入放有混合粉体的烧杯中，用玻璃棒搅拌后超声振荡10~15min；
（3）将配置好的悬浮液放置于磁力搅拌器上，插入电极材料，正极电极材料为紫铜，不锈钢，镍，钛、铂其中一种单独使用或是混合使用，负极电极材料为石墨，接通电泳仪，开始在石墨上电泳沉积混合粉末，电泳沉积时间为1~10min，磁力搅拌器搅拌转速为500~1200r/min；
（4）电泳沉积结束，小心取出沉积试样，100~120℃烘干1~2h后放入高真空反应炉中，在惰性气氛下升至1500~1600℃保温1~2h，反应烧结复合涂层，；
（5）反应结束后，得到强结合耐磨复合涂层。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106676612A (zh) * 2016-12-15 2017-05-17 华侨大学 一种电泳共沉积制备陶瓷结合剂超细磨料抛光盘的方法
CN107098342A (zh) * 2017-04-07 2017-08-29 河南黄河旋风股份有限公司 金刚石粉体分离装置和分离方法
CN108878260A (zh) * 2018-05-29 2018-11-23 江苏大学 一种低摩擦含氟洋葱碳膜及其直接在硅基底上制备的方法
CN112500194A (zh) * 2020-12-13 2021-03-16 湖南德智新材料有限公司 一种在石墨基材表面形成致密TaC涂层的方法
CN114086179A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 太原理工大学 一种铜基体表面金刚石耐磨涂层的制备方法
CN114836666A (zh) * 2022-03-29 2022-08-02 上海工程技术大学 用于改善金属基底表面硬度及耐磨性的高熵合金复合涂层及加工方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128006A (en) * 1991-01-23 1992-07-07 At&T Bell Laboratories Deposition of diamond films on semicondutor substrates
DE10125289B4 (de) * 2001-05-15 2005-04-07 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer abriebfesten, galvanischen Schicht auf Teilen
CN101324175A (zh) * 2008-07-29 2008-12-17 贺端威 石油钻探用金刚石-碳化硅复合钻齿及其制备方法
WO2009080009A1 (de) * 2007-12-21 2009-07-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BAUTEILEN MIT EINER VERSCHLEIßSCHUTZBESCHICHTUNG, EIN SO HERGESTELLTES BAUTEIL SOWIE DESSEN VERWENDUNG
CN102030556A (zh) * 2010-11-11 2011-04-27 北京科技大学 一种金刚石/碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法
CN202081183U (zh) * 2011-05-03 2011-12-21 蒙特集团（香港）有限公司 太阳能硅片线切割钢线的制备装置
CN102605413A (zh) * 2012-03-21 2012-07-25 大连理工大学 水热-电化学法制备金刚石膜
CN103334039A (zh) * 2013-07-15 2013-10-02 深圳市东维丰电子科技股份有限公司 一种铜基纳米金刚石复合材料及其制备方法
CN103540830A (zh) * 2013-11-14 2014-01-29 湖南航天工业总公司 一种制备碳化硅和金刚石颗粒增强铝基复合材料的方法
CN104018207A (zh) * 2014-05-19 2014-09-03 山东科技大学 阴极电泳树脂金刚石线锯制备及其超高压处理方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128006A (en) * 1991-01-23 1992-07-07 At&T Bell Laboratories Deposition of diamond films on semicondutor substrates
DE10125289B4 (de) * 2001-05-15 2005-04-07 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer abriebfesten, galvanischen Schicht auf Teilen
WO2009080009A1 (de) * 2007-12-21 2009-07-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BAUTEILEN MIT EINER VERSCHLEIßSCHUTZBESCHICHTUNG, EIN SO HERGESTELLTES BAUTEIL SOWIE DESSEN VERWENDUNG
CN101324175A (zh) * 2008-07-29 2008-12-17 贺端威 石油钻探用金刚石-碳化硅复合钻齿及其制备方法
CN102030556A (zh) * 2010-11-11 2011-04-27 北京科技大学 一种金刚石/碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法
CN202081183U (zh) * 2011-05-03 2011-12-21 蒙特集团（香港）有限公司 太阳能硅片线切割钢线的制备装置
CN102605413A (zh) * 2012-03-21 2012-07-25 大连理工大学 水热-电化学法制备金刚石膜
CN103334039A (zh) * 2013-07-15 2013-10-02 深圳市东维丰电子科技股份有限公司 一种铜基纳米金刚石复合材料及其制备方法
CN103540830A (zh) * 2013-11-14 2014-01-29 湖南航天工业总公司 一种制备碳化硅和金刚石颗粒增强铝基复合材料的方法
CN104018207A (zh) * 2014-05-19 2014-09-03 山东科技大学 阴极电泳树脂金刚石线锯制备及其超高压处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. M. AFFOUNE 等: "Electrophoretic Deposition of Nanosized Diamond Particles", 《LANGMUIR》 *
刘卫东 等: "硅尖阵列电泳法淀积金刚石微粉及其场发射特性研究", 《中国电子学会真空电子学分会学术年会》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106676612A (zh) * 2016-12-15 2017-05-17 华侨大学 一种电泳共沉积制备陶瓷结合剂超细磨料抛光盘的方法
CN107098342A (zh) * 2017-04-07 2017-08-29 河南黄河旋风股份有限公司 金刚石粉体分离装置和分离方法
CN108878260A (zh) * 2018-05-29 2018-11-23 江苏大学 一种低摩擦含氟洋葱碳膜及其直接在硅基底上制备的方法
CN108878260B (zh) * 2018-05-29 2021-09-10 江苏大学 一种低摩擦含氟洋葱碳膜及其直接在硅基底上制备的方法
CN112500194A (zh) * 2020-12-13 2021-03-16 湖南德智新材料有限公司 一种在石墨基材表面形成致密TaC涂层的方法
CN114086179A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 太原理工大学 一种铜基体表面金刚石耐磨涂层的制备方法
CN114086179B (zh) * 2021-11-18 2023-08-04 太原理工大学 一种铜基体表面金刚石耐磨涂层的制备方法
CN114836666A (zh) * 2022-03-29 2022-08-02 上海工程技术大学 用于改善金属基底表面硬度及耐磨性的高熵合金复合涂层及加工方法
CN114836666B (zh) * 2022-03-29 2023-08-15 上海工程技术大学 用于改善金属基底表面硬度及耐磨性的高熵合金复合涂层及加工方法

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