一种金刚石膜涂层钢铁基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石膜涂层钢铁基复合材料及其制备方法。该材料为在钢铁基材上形成了Ｗ－Ｃ－Ｃｏ的中间层和金刚石超硬耐磨层。其制备方法是，以钢铁为基体，在基体上制备与ＷＣ－Ｃｏ硬质合金成分相类似的Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层，然后采用化学气相沉积技术制备金刚石超硬耐磨层。Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、热喷涂技术等。本发明专利技术既通过Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层使钢铁基材表面具有类似于ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的机械性能，同时又解决了金刚石在钢铁基材上的形核问题，保证了金刚石膜与基材间具有很高的结合强度，该复合材料可应用于动密封原件和机械加工工具，例如刀具、模具等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料领域，涉及与应用。
技术介绍
由于金刚石集高硬度、高耐磨性、高热导、低摩擦系数、低热膨胀系数和良好的化学稳定性等优异性能于一身，因此金刚石膜涂层工具的发展十分迅速。目前，金刚石膜涂层硬质合金工具和陶瓷工具的研究较为成熟，且产品已进入市 场。相对而言，金刚石膜涂层钢铁基材工具的研究进展缓慢，一直未能解决金刚石膜与钢铁 基材的附着性能差的问题。然而，钢铁基材工具较硬质合金工具、陶瓷工具具有很好的综合 机械性能，且成本低廉；此外，硬质合金的主要成分为WC-Co，而W、Co已被列为我国的战略 性资源，且价格昂贵。因此，钢铁基材金刚石膜涂层工具具有很大的市场潜力，选用常用的 钢铁材料来代替硬质合金将大大降低原材料成本。众多学者通过研究发现在钢铁基材上还很难直接沉积出理想的金刚石膜，他们认 为其主要原因有以下几方面碳在铁中具有较高的溶解度和较大的扩散系数，在金刚石膜 沉积过程中，气相中的碳原子向钢铁基材中快速扩散渗透，使基体表面碳原子浓度降低，延 长了金刚石的成核时间，降低了金刚石的形核率。基体中的铁对碳具有很强的Sp2催化作 用，金刚石膜沉积过程中，基体表面通常最先形成石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石膜涂层钢铁基复合材料，包括钢铁基材，其特征在于：从内向外依次为所述的钢铁基材、Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层和金刚石超硬耐磨层，所述的Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层的厚度大于或等于２μｍ、小于或等于１００μｍ，所述Ｗ－Ｃ－Ｃｏ中间层的成分包含钨碳化合物和金属钴，金属钴的质量百分数取值范围为１～３０％，其余为钨碳化合物；钨碳化合物的Ｗ与Ｃ原子比大于或等于１∶１、小于或等于３∶１，物相包含ＷＣ、Ｗ↓［２］Ｃ、Ｗ↓［３］Ｃ、ＷＣ↓［１－ｘ］中的一种或多种，其中ｘ的取值范围为０．３４～０．４３，ＷＣ在钨碳化合物中的质量百分数大于或等于５０％、小于或等于１００％，其余为Ｗ↓［２］Ｃ、Ｗ↓［３］Ｃ、ＷＣ↓［１－ｘ］中的...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏秋平，余志明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]