一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法及装置.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CN109811298A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910209901.4(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.C23C8/36(2006.01)C23C8/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法及装置(57)摘要一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法及装置，所述装置包括炉体、炉膛、电加热体、等离子发生电源、样品台。所述预处理方法包括对硬质合金刀具表面进行化学微刻蚀、等离子活化、等离子增强气态硼化、等离子清洗步骤。本发明通过使用把等离子体设备加持在恒温管式炉上，同时又增加了偏压装置改造得到的设备，加上一套合适的工艺解决了现有技术的问题。本发明的设备结构简单、操作方便，对工件实现等离子活化、等离子增强气态硼化、等离子清洗，优化了现有微波等离子体气态渗硼工艺，大幅度降低工艺成本，渗硼效果好，适于规模化工业生产。CN109811298ACN109811298A权利要求书1/1页1.一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法，其特征在于，所述预处理方法包括对硬质合金刀具表面进行化学微刻蚀、等离子活化、等离子增强气态硼化、等离子清洗步骤；其特征在于，所述的等离子活化是在300℃～1000℃，惰性气体或还原性气体条件下，对工件施加第一偏压，采用等离子体活化惰性气体或还原性气体对工件表面进行轰击活化至少60分钟；然后，将炉内温度升高100-300℃，通入气态硼源，对工件施加第二偏压，利用等离子体活化硼源气体并对工件表面进行等离子增强气态硼化。2.根据权利要求1所述的一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，对工件施加的第一偏压为10-60V，施加的第二偏压为-10—-80V。3.根据权利要求1所述的一种沉积金刚石涂层的硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，所用的惰性气体或还原气体包含但不限于氩气、氦气、氮气、氢气中的任何一种或多种气体，惰性气体或还原气体的气体的流速为10-1000sccm。4.根据权利要求1所述的一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，所用的气态硼源包括由氢气载入液态硼源产生的气态硼源、固态硼源蒸发产生的气态硼源中的任何一种或多种可提供气态硼源的形式；硼源种类包括但不限于硼烷、硼酸三甲酯、氮化硼、溴化硼中的一种或者多种；硼源气体的流速为5-200sccm。5.根据权利要求4所述的一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，等离子增强气态硼化时间控制在1h-10h。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，等离子体功率在100-1000W，产生等离子的电源选自直流源、脉冲源、中频源、射频源中的一种。7.根据权利要求6所述的沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法，其特征在于，所述的化学微刻蚀过程指在超声波作用下，先将工件置于碱性溶液中，去除表面的油脂并化学微刻蚀碳化钨后超声纯水漂洗除杂，然后置于酸性洗液中除锈兼微刻蚀钴，酸洗后超声去离子水清洗净化、烘干。8.根据权利要求7所述的一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀模具预处理方法，其特征在于，碱洗时间控制为5-20min，酸洗时间控制在10-50s；碱性洗液中的溶质选自铁氰化钾、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种，碱性洗液的质量百分浓度为50-100％；酸性洗液中的溶质选自硫酸、硝酸、盐酸、双氧水中的一种，酸性洗液的质量百分浓度为10-40％；超声波的功率为10-80W。9.根据权利要求6所述的一种沉积金刚石涂层的硬质合金刀具表面预处理方法，其特征在于，所述的等离子清洗过程是在等离子增强气态硼化工序后撤除硼源，惰性或还原性气体环境下，炉温控制在300℃～1000℃，等离子体功率在100-500W，利用等离子原位对工件表面进行清洗后随炉冷却。10.一种沉积金刚石涂层的硬质合金刀具表面预处理装置，包括炉体、炉膛、电加热体、等离子发生电源、样品台，其特征在于：所述炉体设有一炉腔，所述炉膛为管式腔体，与炉腔同轴设置并穿装在所述炉体中，在所述炉腔中设有电加热体，处于所述炉膛的外壁周围；在所述炉膛一端设有进气口，另一端设有出气口，炉膛中部设有样品台；所述样品台上设有偏压电极；在炉膛进气口一端的炉膛外壁上还设有与等离子发生电源电连接的电极。2CN109811298A说明书1/6页一种沉积金刚石涂层前硬质合金刀具预处理方法及装置