一种金刚石涂层拉丝模及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石涂层拉丝模及其制备方法，属于金刚石涂层拉丝模技术领域，解决现有技术中金刚石涂层拉丝模的金刚石的结合力不高而导致工具耐磨性不高和使用寿命短的问题。本发明专利技术的金刚石涂层拉丝模包括硬质合金基体，硬质合金基体的表面经腐蚀处理形成贫钴腐蚀层，贫钴腐蚀层上从内至外依次沉积有碳化钨－金刚石复合层、金刚石复合层。本发明专利技术的制备方法包括：步骤1.将清洁的硬质合金基体依次经碱、酸脱钴，形成贫钴腐蚀层；步骤2.在贫钴腐蚀层表面沉积碳化钨

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石涂层拉丝模及其制备方法


[0001]本专利技术属于金刚石涂层拉丝模
，具体涉及一种金刚石涂层拉丝模及其制备方法。

技术介绍

[0002]多晶金刚石薄膜具有一系列的优异的物理化学性能，它具有接近单晶金刚石的硬度，也有着高于单晶金刚石的韧性，其耐冲击性能高于单晶金刚石，因而其在刀具与耐磨领域使用较为广泛。但现有技术中各个企业的金刚石涂层质量参差不齐，虽然金刚石涂层拉丝模在普通焊丝上的使用寿命能够达到普通拉丝模的15倍，聚晶金刚石拉丝模的2倍左右，但还未真正的达到多晶金刚石的真实寿命，而且对于高碳、钢帘线等拉拔困难的材料在使用寿命上未能有大的改善。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种金刚石涂层拉丝模及其制备方法，解决现有技术中金刚石涂层拉丝模的金刚石的结合力不高而导致工具耐磨性不高和使用寿命短的问题。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供的一种金刚石涂层拉丝模，包括硬质合金基体，所述硬质合金基体的表面经腐蚀处理形成贫钴腐蚀层，所述贫钴腐蚀层上从内至外依次沉积有碳化钨－金刚石复合层、金刚石复合层。
[0005]本专利技术的部分实施方案中，所述硬质合金基体为钴含量4~10wt%的碳化钨－钴合金，所述贫钴腐蚀层中钴含量小于0.1 wt %；或/和所述碳化钨－金刚石复合层为金刚石在碳化钨的微孔里生长所形成的复合层；或/和所述金刚石复合层为不同金刚石晶粒尺寸依次生长所形成。
[0006]本专利技术的部分实施方案中，所述贫钴腐蚀层的空隙直径为0.5~2 μm，并朝着基底方向逐渐减小；或/和所述碳化钨－金刚石复合层为0.4~3 μm尺寸的碳化钨晶粒与0.3~5 μm尺寸的金刚石晶粒相互咬合而成；或/和所述金刚石复合层至少包括两层，其金刚石晶粒尺寸从内至外减小。
[0007]本专利技术的部分实施方案中，所述贫钴腐蚀层的厚度为10~25 μm；或/和所述碳化钨－金刚石复合层厚度为1~8μm；本专利技术的部分实施方案中，所述金刚石复合层为两层，内层金刚石晶粒尺寸为1~10 μm，外层金刚石晶粒尺寸小于1 μm；内层金刚石层和外层金刚石层的厚度均为10~25 μm。
[0008]本专利技术中，采用碳化钨－钴合金作为硬质合金基体，通过腐蚀表面形成贫钴腐蚀层。贫钴腐蚀层能够阻碍基体中的钴向金刚石涂层扩散，并与钴形成少量的钴钨化合物，消
除钴催化生成石墨的作用。
[0009]本专利技术中的碳化钨
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金刚石复合层作为热膨胀系数过渡层以及金属钴(Co)阻挡层，能够有效降低金刚石薄膜中的热应力，填充固定的空隙，提高金刚石涂层的结合强度，并且其中的碳化钨可以增强涂层的韧性，而合适厚度、结构的碳化钨
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金刚石复合层也能进一步阻挡金属钴扩散与增加金刚石涂层的结合力。
[0010]在碳化钨
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金刚石涂层上沉积的金刚石复合涂层，由于其合适的结构与厚度，减少了金刚石涂层脱落的现象，从而提高硬质合金拉丝模的使用寿命以及加工质量。
[0011]本专利技术提供的金刚石涂层拉丝模的制备方法，包括以下步骤：步骤1.形成贫钴腐蚀层：将清洁的硬质合金基体放入碱溶液中腐蚀后，再放入酸溶液中脱钴；步骤2. 以氢气和甲烷为反应气体，采用热丝化学气相沉积的方式，在贫钴腐蚀层表面沉积碳化钨
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金刚石复合层；步骤3. 氢气和甲烷为反应气体，采用热丝化学气相沉积的方式在碳化钨
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金刚石复合层表面沉积金刚石复合层。
[0012]本专利技术的部分实施方案中，所述步骤1中，所述碱溶液的化学组成质量比为氢氧化物：K3[Fe(CN)6]：H2O=1~3：1~3：10~40；或/和所述酸溶液的化组成质量比为HNO3：H2O2：H2O=1~3：2~6：1~10，优选为1：3：5。
[0013]本专利技术的部分实施方案中，所述氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化物：K3[Fe(CN)6]：H2O=1：1：20；所述酸溶液的化组成质量比为HNO3：H2O2：H2O=1：3：5。
[0014]优选地，将清洁的硬质合金基体放入碱溶液中腐蚀5
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20min后，再放入酸溶液中脱钴处理2
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10min。
[0015]本专利技术的部分实施方案中，所述步骤2中，将腐蚀处理后的硬质合金基体放入真空室内，采用热丝化学气相沉积法，总体流量为1000~1500SCCM，氢气：甲烷=100：2~4，气压为1000~1200Pa，控制硬制合金涂层温度为850℃，沉积1.5~2.5h后获得碳化钨
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金刚石复合层。
[0016]本专利技术的部分实施方案中，所述步骤3包括：步骤31. 以氢气和甲烷为反应气体，在所述碳化钨
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金刚石复合层上沉积金刚石涂层，总体流量为1000~2000SCCM，氢气：甲烷=100:1.1~2，涂层气压为2000~3000Pa，控制沉积时间4~5h，得到内层金刚石涂层；步骤32. 以氢气和甲烷为反应气体，在内层金刚石涂层上二次沉积金刚石，总体流量为1000~3000SCCM，氢气：甲烷=100:2~5，涂层气压为1000~2000Pa，控制硬制合金涂层温度为850℃，沉积时间4~5h，得到外层金刚石涂层。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设计科学，构思巧妙，方法简单。本专利技术通过设置贫钴腐蚀层，以阻碍基体中的钴向金刚石涂层扩散，并与钴形成少量的钴钨化合物，消除钴催化生成石墨的作用。通过设置碳化钨
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金刚石复合层，进一步基体中的钴向金刚石涂层扩散，并降低金刚石薄膜中的热应力，提高金刚石涂层的结合强度。通过设置晶粒尺寸大小不一的金刚石复合涂层，以减少金刚石涂层脱落的现象，提高硬质合金拉丝模的使用寿命以及加工质量。
附图说明
[0018]附图1为本专利技术的金刚石涂层拉丝模的结构示意图；附图2为本专利技术的金刚石涂层拉丝模的显微图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]本专利技术实施例中所用的硬质合金基体为市场上出售的YG6(WC
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6wt.％Co)硬质合金拉丝模，经过喷砂表面后，采用酒精超声清洗后，得到清洁的硬质合金基体。
[0021]实施例1本实施例公开了本专利技术的金刚石拉丝模的制备方法，具体为：1. 将清洁的硬质合金基体于置于碱溶液中，于室温条件腐蚀20min的腐蚀，再将腐蚀后的拉丝模放入酸溶液里，脱钴处理10min，在硬质合金基体表面形成厚度为24μm的贫钴腐蚀层。所述碱溶液的化学组成质量比为NaOH：K3[Fe(CN)6]：H2O= 1：1：20；所述酸溶液的化学组成质量比为HNO3：H2O2：H2O=本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石涂层拉丝模，其特征在于，包括硬质合金基体，所述硬质合金基体的表面经腐蚀处理形成贫钴腐蚀层，所述贫钴腐蚀层上从内至外依次沉积有碳化钨－金刚石复合层、金刚石复合层。2.根据权利要求1所述的一种金刚石涂层拉丝模，其特征在于，所述硬质合金基体为钴含量4~10wt%的碳化钨－钴合金，所述贫钴腐蚀层中钴含量小于0.1 wt %；或/和所述碳化钨－金刚石复合层为金刚石在碳化钨的微孔里生长所形成的复合层；或/和所述金刚石复合层为不同金刚石晶粒尺寸依次生长所形成。3.根据权利要求1或2所述的一种金刚石涂层拉丝模，其特征在于，所述贫钴腐蚀层的空隙直径为0.5~2 μm，并朝着基底方向逐渐减小；或/和所述碳化钨－金刚石复合层为0.4~3 μm尺寸的碳化钨晶粒与0.3~5 μm尺寸的金刚石晶粒相互咬合而成；或/和所述金刚石复合层至少包括两层，其金刚石晶粒尺寸从内至外减小。4.根据权利要求3所述的一种金刚石涂层拉丝模，其特征在于，所述贫钴腐蚀层的厚度为10~25 μm；或/和所述碳化钨－金刚石复合层厚度为1~8μm。5.根据权利要求3所述的一种金刚石涂层拉丝模，其特征在于，所述金刚石复合层为两层，内层金刚石晶粒尺寸为1~10 μm，外层金刚石晶粒尺寸小于1 μm；内层金刚石层和外层金刚石层的厚度均为10~25 μm。6.权利要求1
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5任意一项所述的金刚石涂层拉丝模的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.形成贫钴腐蚀层：将清洁的硬质合金基体放入碱溶液中腐蚀后，再放入酸溶液中脱钴；步骤2. 以氢气和甲烷为反应气体，采用热丝化学气相沉积的方式，在贫钴腐蚀层表面沉积碳化钨
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金刚石复合层；步骤3. 氢气和甲烷为反应气体，采用热丝化学气相沉积的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘林焱，张从权，巫明燕，
申请(专利权)人：四川纳涂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：