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金刚石薄膜硬质合金刀具基体表面化学浸蚀预处理研究

周九根  
【摘要】:金刚石具有优异的力学性能使其可以作为切削工具、钻头、轴承、压模、拉 丝模和精密量具等涂层。金刚石薄膜涂层硬质合金刀具是金刚石薄膜应用的主要 领域之一,其产业化的实现必将产生不可估量的经济效益。制约着金刚石薄膜硬 质合金刀具产业化的最主要因素为,金刚石薄膜与硬质合金刀具基体的粘结性能 差。而导致膜基粘结性能较差的主要原因在于,硬质合金中作为粘结相的Co在 金刚石薄膜沉积中具有强烈的促石墨化作用,影响金刚石的形核生长,导致沉积 出的薄膜质量和膜基粘结强度下降。目前普遍采用化学浸蚀法对硬质合金表层进 行脱Co预处理,以消除Co对金刚石沉积的不利影响。因此,对各种化学浸蚀 工艺的系统研究就显得尤为重要。本文正是以此为出发点,以硬质合金YG6为 研究对象,对目前硬质合金化学浸蚀预处理工艺进行深入的研究和探讨。 首先对硬质合金YG6王水酸蚀脱Co预处理程度对金刚石薄膜的形核生长、 金刚石薄膜的质量以及膜基粘接强度的影响,寻找酸蚀预处理工艺的一般规律。 其次,对酸蚀预处理工艺与硬质合金基体特征的关系进行了研究。并在上述基础 上,对两步法中碱蚀工艺与膜基粘结强度的关系进行了深入研究。结果显示:(1) 不同时间的王水浸蚀脱Co的硬质合金YG6,在进行DCPCVD沉积金刚石薄膜 时,呈现明显规律性,存在一个最佳酸浸蚀点,并经证实,该最佳浸蚀点具有指 导意义;(2)不同厂家生产的硬质合金YG6刀具的酸蚀溶液中Co的比表面浓 度与浸蚀时间的关系曲线差异明显;(3)采用两步法对硬质合金YG6进行预处 理,沉积出的金刚石薄膜形核密度高,表面更光洁、均匀,显著降低了膜的粗糙 度。沉积出的金刚石薄膜与基体间的粘结强度更高。


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