一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具、制备方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109825821A(43)申请公布日2019.05.31(21)申请号201910209114.X(22)申请日2019.03.19(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人魏秋平马莉周科朝余志明(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人颜勇(51)Int.Cl.C23C16/517(2006.01)C23C16/02(2006.01)C23C16/27(2006.01)C23C16/34(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具、制备方法及装置(57)摘要一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具、制备方法及装置，所述刀具表面设有金刚石/CBN涂层复合涂层，所述金刚石/CBN复合涂层由基层与表层构成，所述基层由纳米晶金刚石、微米晶金刚石交替设置构成，表层为立方氮化硼涂层。其制备方法包括除油脱脂、化学微刻蚀、等离子活化及等离子增强气态硼化、等离子清洗、金刚石泥浆超声研磨、种植纳米、微米金刚石籽晶、沉积金刚石/CBN复合涂层；所述设备包括炉体、炉膛、电加热体、等离子发生电源、样品台、加热灯丝。本发明制备的金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具膜层结构合理、膜基结合力好、切削性能优异，适于工业化大规模生产。CN109825821ACN109825821A权利要求书1/3页1.一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于，所述的金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具是在硬质合金刀具表面设有金刚石/CBN涂层复合涂层，所述金刚石/CBN复合涂层由基层与表层构成，所述基层由纳米晶金刚石、微米晶金刚石交替设置构成，表层为立方氮化硼涂层。2.根据权利要求1所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于：在硬质合金刀具表面先沉积一层掺硼微米晶金刚石后再沉积金刚石/CBN复合涂层。3.根据权利要求2所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于：在硬质合金刀具表面至少沉积1层金刚石/CBN复合涂层。4.根据权利要求3所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于：所述的金刚石/CBN中单层微米晶金刚石层的厚度为0.5～200μm、单层纳米晶金刚石层的厚度为0.01～2μm，单层立方氮化硼层的厚度为0.005～3μm，总层数不超过30层。5.根据权利要求4所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于，所述金刚石/CBN复合涂层中，纳米晶金刚石层为部分掺硼金刚石或掺硼金刚石；微米晶金刚石层为部分掺硼金刚石或掺硼金刚石。6.根据权利要求5所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于，所述金刚石/CBN复合涂层包括以下几种结构组成：由全部掺硼的纳米金刚石层、全部掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由全部掺硼的纳米金刚石层、部分掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由全部掺硼的纳米金刚石层、全部不掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由全部不掺硼的纳米金刚石层、全部掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由全部不掺硼的纳米金刚石层、部分掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由全部不掺硼的纳米金刚石层、全部不掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由部分掺硼的纳米金刚石层、全部掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由部分掺硼的纳米金刚石层、部分掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成；或由部分掺硼的纳米金刚石层、全部不掺硼的微米金刚石层与立方氮化硼层构成。7.根据权利要求6所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于，所述的金刚石/CBN复合涂层中，微米晶金刚石层中，微米晶金刚石的平均晶粒大小为0.5～10μm，纳米晶金刚石的平均晶粒大小为1～500nm。8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具，其特征在于，所述金刚石/CBN复合涂层采用热丝辅助射频偏压等离子体增强化学气相沉积法原位制备。9.一种金刚石/CBN复合涂层硬质合金刀具的制备方法，包括下述步骤：第一步：除油脱脂、化学微刻蚀对硬质合金刀具坯料采用超声碱洗除去表面的油并微刻蚀刀具表面的碳化钨后，超声纯水漂洗除杂，随后，超声酸洗除锈并微刻蚀刀具表面的钴后，超声去离子水清洗净化、烘干；超声碱洗选用的碱性洗液选自包含但不限于铁氰化钾、氢氧化钾、氢氧化钠中的任何一种可用于刻蚀碳化钨的浓液；碱性洗液的质量百分浓度为50～100％；超声酸洗选用的酸性洗液为选自包含但不限于硫酸、硝酸、盐酸、双氧水中的任何一种2CN109825821A权利要求书2/3页可用于刻蚀钴的浓液；酸性洗液的质量百分浓度为10～40