金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理新技术

研究了二步法浸蚀YG15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，二步浸蚀法可在基体表面深度为6～12um的范围内，使Co含量从15%降低到0.85%～5.42%，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0um，但会导致硬质合金基体表面的硬度从HRA85.5降低至HRA83.3；在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现样品的金刚石薄膜组织结构具有{110}和{111}面混合取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

涂层WC-Ni硬质合金刀具的显微结构及性能

通过比较完全Ni代Co的YN6(WC-6Ni)与YG6(WC-6Co)硬质合金的显微组织及物理性能之间的差异,得出YN6硬质合金在使用性能上与Co粘结剂的YG6硬质合金还存在差距;利用中温气相化学沉积法(MT-CVD)在YN6、YG6硬质合金基体表面涂覆Ti(C,N)单层涂层,对比研究涂层后二者的微观组织、物理性能和磨损特性,结果表明涂层后的YN6硬质合金使用性能和经同样涂层处理的YG6硬质合金相当。     

微织构表面电射流沉积MoS2/Ti涂层及其摩擦磨损特性研究

利用激光加工技术在YG6硬质合金基体上制备椭圆阵列微织构。配制了MoS_2/Ti悬浮液,利用电射流沉积技术在YG6硬质合金基体上沉积了厚度为17μm的MoS_2/Ti涂层,研究了电射流沉积流量和沉积高度对涂层形貌的影响。当沉积流量为12μL/min、沉积高度为5mm时,获得了均匀紧凑的MoS_2/Ti涂层。对MoS_2/Ti涂层沉积前后织构化基体摩擦磨损特性进行研究,结果表明:表面织构可以降低摩擦系数及其波动程度,有效储存涂层材料;MoS_2/Ti涂层降低基体表面的摩擦系数效果更为明显,能够减缓基体的磨损程度。     

YT15硬质合金成形铣刀的金刚石涂层制备及应用研究北大核心

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,采用两种不同的化学试剂对硬质合金基体预处理,以热丝化学气相沉积的方法沉积微米级金刚石薄膜。以65%高体分SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料,对比考察了金刚石薄膜涂层成形铣刀与未涂层硬质合金铣刀的切削特性,从而对铣刀的涂层效果进行评价。结果表明:经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类减小约10%,以平行布置热丝方式和现有的沉积工艺涂覆的金刚石薄膜均匀性较好;涂覆的金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的附着强度,且经酸碱预处理及相应的涂层工艺较适合此类材料的粗加工,醇碱预处理方法较适合其半精加工;涂层刀具持续加工后的工件表面质量优于且稳定于未涂层刀具。     

高钴硬质合金基底化学气相沉积金刚石膜的研究

通过采用二步浸蚀法对硬质合金(WC-12%Co)刀具进行预处理,应用微波等离子化学气相沉积装置,在经二步浸蚀法预处理过的硬质合金上沉积出高质量和结合力强的金刚石涂层.研究了提高涂层附着力的基体预处理方法,用SEM、XRD、激光Raman光谱分析了涂层质量,用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况,结果表明二步浸蚀基体预处理方法能有效地降低基体表面金属钴的含量,消除沉积过程中Co的负面影响,从而提高金刚石涂层的附着力,使刀具使用寿命明显提高.     

微波等离子体刻蚀脱碳预处理对金刚石涂层刀具附着力和切削性能的影响

用EACVD法在硬质合金(YG6)刀具上沉积金刚石涂层;用氢微波等离子体刻蚀的方法对基底进行表面预处理,以期提高金刚石涂层的附着力和涂层刀具的切削性能;附着力采用压痕法计算测定,切削性能通过对碳化硅增强铝基复合材料的切削试验测定;用X射线应力仪测试了涂层残余应力,并就不同预处理对性能的影响进行了分析和讨论.     

沉积温度对类金刚石涂层表面形貌和性能的影响

采用直流等离子体增强化学气相沉积(DC-PECVD)技术,在不同温度下于YG8硬质合金基体上沉积了类金刚石(DLC)涂层,探讨了沉积温度对DLC涂层结构、表面形貌、厚度、显微硬度、耐磨损性能以及界面结合性能的影响。结果表明:随着沉积温度的升高,DLC涂层中sp3键的比例呈先增大后减小的趋势,并在160℃达到最大,为69%;沉积温度过高将导致DLC涂层出现石墨化;DLC涂层的厚度、显微硬度、耐磨损性能、界面结合力均随沉积温度的升高呈先增大后减小的趋势,当沉积温度为160℃时,涂层表面平整光滑、致密,此时涂层的厚度、显微硬度和界面结合力均达到最大,分别为3.2μm、2 395HV和63N;DLC涂层的显微硬度、抗磨损能力、厚度和界面结合强度随沉积温度的变化规律与sp3键含量密切相关。     

ZrN/TiN复合涂层刀具的制备及其磨损性能研究

采用中频磁控溅射和电弧离子镀两种方法组合在硬质合金基体上沉积ZrN／TiN复合涂层，采用切削试验来研究ZrN／TiN涂层对硬质合金刀具切削性能的影响。结果表明：ZrN／TiN复合涂层提高了硬质合金刀具的硬度，涂层刀具的显微硬度受基体硬度的影响，基体YG6、YT14涂层后的显微硬度分别可达2300HV，2500HV；使涂层刀具切削力的降低了20％；提高了涂层刀具的耐磨损能力。     

微/纳米CVD金刚石涂层的制备

使用热丝化学气相沉积(HFCVD)装置,在以WC - CO硬质合金为衬底,采用调节涂层生长参数,制备出性能优良的微/纳米金刚石涂层.用SEM,AFM,Raman表征微观结构和表面品质.采用压痕法评估涂层的结合性能,并与微米金刚石涂层、纳米金刚石涂层进行比较.结果显示,当生长气压由3.3 kPa降为1.0 kPa时,底层的微米级晶粒逐渐被上层纳米级晶粒覆盖,并且涂层表面显露出纳米金刚石涂层特性.在结合性能实验中也指出,微/纳米金刚石涂层的结合性能比纳米金刚石涂层要优异.     

基体温度对线性离子束技术制备α-C∶H薄膜结构和性能的影响

采用线性离子束镀膜技术在YG6硬质合金上沉积氢化类金刚石(α-C∶H)薄膜,通过原子力显微镜、Raman光谱仪、球磨仪和洛氏压力仪等研究了基体温度对α-C∶H薄膜微观结构、表面形貌、耐磨性以及膜基结合性能的影响。结果表明:随着基体温度升高,薄膜中sp3键含量和耐磨性能先降低后提高,表面粗糙度先减小后增大;基体温度在80℃时,制备的薄膜最为光滑,而sp3键含量最低,薄膜耐磨性最差;基体温度对膜基结合性能没有明显的影响。     

电化学两步处理对精磨YG6硬质合金性能及金刚石涂层的影响

采用电化学两步腐蚀法进行表面预处理研究,探讨了电化学腐蚀中电流类型、腐蚀时间等参数对精磨YG6硬质合金基体的影响;在此基体上,采用直流弧光放电等离子体CVD法制备了金刚石薄膜,并采用SEM、激光拉曼光谱仪、原子吸收分光光度计、电动轮廓仪、洛氏硬度计等进行了表征.结果表明:直、交电化学腐蚀都可以有效地去除YG6硬质合金基...     

高性能CVD金刚石薄膜涂层刀具的制备和试验研究

采用电子增强热丝EACVD法,以WC-Co硬质合金刀具为衬底制备金刚石涂层刀具,研究了提高涂层附着力的衬底预处理新方法,探讨了抑制Co催石墨化作用的有效措施,提出了改善金刚石薄膜表面粗糙度CVD后处理新工艺。研究结果表明,采用了Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳预处理方法对于提高金刚石薄膜涂层的附着力有明显效果,添加适量粘结促进剂,可有效地抑制CVD沉积过程中钴向表层扩散引起的催石墨化作用。采用分步沉积新工艺是减小金刚石薄膜表面粗糙度的有效方法。所制备的高附着力和低粗糙度的金刚石薄膜涂层刀具切削性能明显改善,对实现高效高精度切削加工具有十分重要的意义。     

提高CVD金刚石薄膜刀具膜—基附着力的工艺方法评述

提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间的附着力是CVD金刚石薄膜刀具得以推广应用的关键因素。本文介绍了国内外采用CVD法制备金刚石薄膜刀具时提高膜—基附着力的典型工艺方法 ,评述了WC Co基底预处理及沉积工艺对CVD金刚石薄膜与基底之间附着力的影响     

金刚石薄膜与 WC-Co 硬质合金的附着性研究

以甲烷和氢气为气源，用热丝ＣＶＤ法，在ＷＣ－６％Ｃｏ的硬质合金基体上沉积金刚石薄膜。研究了基体表面经抛光、腐蚀、脱碳及镀中间层等不同的预处理对金刚石薄膜与基体的附着性的影响。试验结果表明：基体表面经抛光、腐蚀再经脱碳或镀ＴｉＮ中间层，可改善和提高附着性，金刚石薄膜的形核率和沉积速率有所降低；基体表面只经抛光、腐蚀预处理，金刚石薄膜的形核率和沉积速率较高，结晶性好，但附着性较差；采用分段沉积，可以提高金刚石薄膜的附着性。     

基底组织对酸蚀预处理工艺及金刚石薄膜特性的影响

采用原子吸收光谱(AAS)标准曲线法对YG系列硬质合金刀具酸蚀后浸蚀溶液中的Co浓度进行了定量测试;采用洛氏硬度(HRC)计跟踪测试了不同酸蚀时间后刀具硬度的变化;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了硬质合金刀具酸蚀前后的组织变化及金刚石薄膜的组织形貌。结果表明:YG类硬质合金刀具基底含Co量越高,基底晶粒越粗大,酸蚀速度越快,酸对基底组织刻蚀能力越强;随着酸蚀时间的延长,硬质合金刀具硬度不断降低,YG6、YG6X、YG8刀具分别在刻蚀300秒、420秒、180秒后出现刀具硬度急剧下降。镀膜结果显示,YG6、YG6X刀具最佳酸蚀预处理时间分别为300秒和420秒;对于YG8刀具,只有增加酸蚀时间以消除或减弱Co的不利影响,但这将导致刀具机械性能显著下降。     

以SiC过渡层为预处理工艺的金刚石涂层硬质合金微径铣刀研究

研究了采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以SiC过渡层为预处理工艺,直径为0.8mm的微径铣刀上纳米金刚石涂层的制备。通过铣削6063DL31铝合金并与未涂层的微径铣刀进行对比,验证SiC过渡层+金刚石涂层微径铣刀的切削性能。结果表明,SiC过渡层可以有效降低Co对金刚石涂层沉积的不利影响,改善金刚石涂层的附着力,同时,铝合金铣削试验表明,金刚石涂层微径铣刀可以有效降低切屑的黏结和毛刺的形成,并且显著降低加工工件的表面粗糙度;因此,薄SiC过渡层可以作为预处理工艺应用于微径铣刀上金刚石涂层的制备。     

光滑硬质合金衬底渗硼预处理对CVD金刚石薄膜性能的影响

提高金刚石薄膜的附着力和光洁度是实现CVD金刚石涂层在工模具和耐磨器件领域中广泛应用的关键因素。采用热丝CVD法在光滑WC—Co硬质合金基体表面沉积金刚石薄膜，研究了渗硼预处理新方法对光滑衬底表面抑制Co催石墨化作用和保证金刚石涂层附着力的效果。研究结果表明，采用渗硼预处理方法既能避免研磨、刻蚀和化学腐蚀等加工方法对光滑衬底表面的严重损伤，又能有效抑制Co对金刚石薄膜的不利影响，获得了满足附着力要求的光滑金刚石薄膜，对于拓宽金刚石薄膜的应用领域具有重要意义。     

Effect of crystal structure on the tribological properties of diamond coatings on hard-alloy cutting tools

Micro- and nanocrystalline uniform diamond coatings with barrier tungsten layers for improved adhesion were deposited in a microwave plasma from methane-hydrogen mixtures on cemented carbide WC–6% Co substrates with high aspect ratios. Dynamic study of cutting forces and sliding friction has shown a significant improvement in the tribological properties of diamond-coated tools in cutting highly abrasive materials, such as A390 silumin and carbon-carbon composites. Confocal Raman spectrometry has been used to examine the features of wear mechanism in nano- and microcrystalline diamond coatings deposited in a microwave plasma.     

脉冲磁场处理改善硬质合金与钛合金摩擦行为研究

为了改善硬质合金刀具切削加工钛合金的摩擦磨损性能，从而减少钛合金加工中浓缩乳化切削液的用量，利用脉冲磁场对WC-6Co硬质合金进行强化处理，在不同配比切削液润滑下研究磁场处理对WC-6Co/钛合金的摩擦行为的影响。结果表明：磁场处理大幅提高了WC-6Co/钛合金的摩擦性能，且随着浓缩乳化切削液与水配比的降低，摩擦因数明显降低；脉冲磁场处理后，WC-6Co硬质合金/钛合金摩擦后的表面得到强化，黏结相Co的脱落减少。磁场处理后硬质合金磨损性能的改善，是脉冲磁场作用下Co相磁致伸缩对硬质合金的强化效果以及硬质合金剩磁对切削液中油滴吸附的耦合结果。     

CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备和应用

轴承支撑器是轴承精密加工中的关键部件。本文采用热丝化学气相沉积(简称CVD)法,以丙酮和氢气为碳源,在WC-Co硬质合金轴承支撑器衬底上沉积金刚石薄膜,制备CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器,并应用于轴承的精密磨削加工。结果表明,合理控制衬底材料的预处理和CVD沉积工艺对金刚石薄膜质量、形貌、粗糙度和薄膜与衬底间的附着力有显著影响。与传统硬质合金轴承支撑器相比,CVD金刚石涂层轴承支撑器的耐用度和使用性能显著提高。