專利名稱：在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，屬于鍍膜
背景技術：
在現(xiàn)有技術當中，金剛石磨料通常是被嵌入到樹脂或金屬等粘結材料中。他們只是簡單地以機械嵌定來固定金剛石磨料，這是因為金剛石顆粒表面和其周圍的粘結材料之間的不粘性。大多數(shù)粘結材料都對金剛石表面具有很差的粘結性。結果，當金剛石顆粒的裸露部分超過其直徑的一半或三分之一時，他們會過早地脫落，從而使金剛石工具的壽命大大地簡短，成本也相應地增高。
在現(xiàn)有技術中也有一些方法被用來改進金剛石顆粒同粘結材料之間的粘合性，例如對金剛石磨料進行電鍍或無電鍍金，粉末包覆真空金屬化處理。所有這些都有其自身的不足和局限。對于電鍍或無電鍍金的金剛石磨料，Cu、Ni、Co、Ni-P、Co-Ni或W-Ni-P為常用的鍍膜材料。但金剛石顆粒通常不會同上述鍍膜材料形成任何化學健。雖然通過進一步的退火處理，W-Ni-P和金剛石表面能形成一定的化學反應，但來自電鍍槽的表面污染能大大地阻止這樣的反應。
粉末包覆真空金屬化處理是把金剛石顆粒同TiH2、Ti、Cr、Zr、ZrH2、W等金屬粉末混合，然后將混合物在真空中加熱到＞700℃的高溫，從而將金屬原子蒸發(fā)，再重新沉積到金剛石表面。這種方法的確能夠在金剛石和過渡金屬之間通過高溫碳化形成化學健。只是高溫通常會降低金剛石磨料的性能，尤其是在為滿足一定的金屬化厚度要求而延長高溫時間的時候。另外，由于金剛石同金屬粉末在高溫處理后趨向于燒結在一起，要將他們分離就很困難。形成鍍層之后，過渡金屬的新鮮表面在暴露到空氣中時，會很容易被污染。再包一層Cu、Ni、Co、Sn、Pd鍍層可以保護內層的過渡金屬，但低熔點的Cu、Ni、Co、Fe、Sn、Pd等幾乎就是粘結材料的一部分。因此，現(xiàn)有技術是不可能在不破壞真空的前提下形成這樣的雙層結構。這就減弱了過渡金屬碳化層和最外層之間的粘結。
發(fā)明內容
本專利的目的在于提出了一個在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，該鍍膜方法可使得金剛石工具在鍍膜后壽命延長。
本專利的目的是通過以下方法來實現(xiàn)的，一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，該方法包括首先，對所說金剛石顆粒進行Ar-O2等離子真空清洗5-10分鐘，移去表面的油脂，碳氫化合物等污物。將上述清洗后的金剛石顆粒用濺射法先鍍一層形成碳化用的過渡金屬，如Ti、Zr、Ta、W、Cr、Hf、Nb、V、Mo以及他們的合金，過渡金屬鍍層的厚度在0.5微米至幾微米之間，然后，再鍍一層低熔點的金屬或合金，如Co、Fe、Ni、Cu、Ag、Sn、Pd或其合，其厚度在0.5微米至幾微米之間。
由于是化學粘合，內外層之間通常具有非常好的粘結力。再有，這樣的雙層膜金剛石顆粒很容易同樹脂或金屬等粘結材料以粉末混合的方式相結合，且沒有金剛石顆粒和樹脂或金屬粉末等粘結材料之間因密度不同而引起的嚴重分離。第三，由于有第二層低熔點的金屬層覆蓋，金剛石顆粒可以很容易地在較低的熱壓/燒結溫度通過低熔點的金屬粘結層去侵潤或成健，從而獲得較長的工具壽命。
附圖1是在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法的一實施例示意圖；附圖1中的1是靶1、2是靶2、3是擋板、4是金剛石顆粒、5是托杯、6是振動器、7是真空泵、8是入氣口。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
為參見附圖1，將金剛石顆粒裝載到可振動的托杯5中。緊接著對所說金剛石顆粒4進行Ar-O2等離子真空清洗5-10分鐘，移去表面的油脂，碳氫化合物等污物。將上述清洗后的金剛石顆粒用濺射法將靶1鍍以Ti、W、Cr、Mo、Ta、Nb、Zr、Hf、V等直到想要的厚度為止，厚度一般在0.5微米至幾微米之間最佳。然后，對上述鍍膜后的金剛石顆粒用濺射法再將靶2鍍一層Cu、Ag、Co、Ni、Fe、Sn、Pd等或其合金，厚度范圍在0.5微米至幾微米之間為宜。濺射條件為壓力0.5-1mTorr、功率0.2-1kW、金剛石和靶的距離150-400mm。最后，針對不同金剛石工具的生產過程，可增加一步低溫真空熱處理來幫助形成金剛石顆粒同其上的過渡金屬之間的化學合。實驗數(shù)據(jù)表明當我們給美國50號篩孔的金剛石切具鍍以Ti和Cu/Sn合金后，其壽命顯示出30％的改進。
權利要求
1，一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，其特征是首先對金剛石顆粒進行Ar-O2等離子真空清洗，移去表面的油脂，碳氫化合物等污物，然后用濺射法先鍍一層形成碳化的過渡金屬，最后再用濺射法再鍍一層低熔點的金屬或其合金。
2，如權利要求1中所述的一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，其特征是所述過渡金屬為Ti、W、Cr、Mo、Ta、Nb、Zr、Hf、V等。
3，如權利要求1中所述的一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，其特征是所述低熔點的金屬或合金為Cu、Ag、Co、Ni、Fe、Sn、Pd等或其合金。
4，如權利要求1中所述的一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，其特征是所述過渡金屬的鍍層厚度在0.5微米至幾微米之間。
5，如權利要求1中所述的一種在金剛石顆粒上形成化學結合的金屬鍍膜方法，其特征是所述低熔點的金屬或合金的鍍層厚度在0.5微米至幾微米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金剛石磨料鍍膜技術，本發(fā)明提出了一個新的方法即用濺射法來給金剛石磨料鍍膜，該新的鍍膜方法可使得金剛石工具在鍍膜后壽命延長。
文檔編號C23C14/18GK1752267SQ200510041519
公開日2006年3月29日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權日2005年8月18日
發(fā)明者彭希林, 陸輕鈾 申請人:陸輕鈾