[发明专利]一种用于制备金刚石涂层刀具的化学机械研磨预处理工艺

说明书

本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种用于制备金刚石涂层刀具的化学机械研磨预处理工艺，采用含纳米颗粒的弱酸性研磨液对刀具进行化学机械研磨预处理，具体包括以下步骤：配制弱酸性化学机械研磨液，备用；将需预处理的刀具部分暴露在研磨液中，然后通过液压泵的喷嘴将研磨液以一定的压力喷射刀具表面；将处理后的刀具用去离子水清洗，然后烘干待用。本发明通过使用含有坚硬纳米颗粒的弱酸性溶液代替目前的强酸、强碱两步法+金刚石植晶预处理来进行化学机械研磨，实现对含钴硬质钨碳合金的表面处理，工艺简单，处理时间短，安全环保，处理效率高。

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种用于制备金刚石涂层刀具的化学机械研磨预处理工艺。

背景技术

金刚石涂层硬质合金产品主要用作切削刀具(如车刀、铣刀、钻头、烟刀、木工刀具等)，加工有色金属(如Al、Cu合金等)和非金属材料(如C纤维复合材料等)，并可用作耐磨零件(如轧辊、模具、烟机零件等)，加工金属和非金属材料。金刚石涂层硬质合金可将未涂层硬质合金使用寿命提高3-10倍,从而大幅度增加其产品附加值。

硬质合金基体如果不采取表面预处理,是难以进行金刚石沉积的。这是由于硬质合金基体中存在的钴对金刚石薄膜形核及其生长带来的负面影响所致。硬质合金表面预处理的作用包括：抑制钴对金刚石薄膜形核及生长的不利影响，减少石墨或非晶碳的生成,增大基体与反应气源间的接触面积,提高硬质合金的表面活性,减少薄膜与基体间的晶格失配度和热膨胀系数的差异,促进金刚石的成核与生长,提高金刚石薄膜与硬质合金刀片的结合强度,改善金刚石薄膜的质量。

现今国际上通用的硬质合金沉积金刚石涂层前的酸碱二步法+植晶预处理的主要步骤为：首先，将基体浸没在Murakami碱溶液(K₃[Fe(CN)]₆+KOH+H₂O)中超声清洗，让碱溶液与硬质合金中的碳化钨颗粒充分反应，进而达到粗化表面和暴露粘结相钴的目的。然后，将基体放置于酸溶液(HCl或H₂SO₄+H₂O₂)中，让酸与暴露在基体表面的钴反应生成可溶的Co²⁺，达到去钴的效果。最后，在金刚石粉的悬浮液中进行植晶，让表面更加粗糙，纳米金刚石颗粒残留在表面作为晶种。

虽然酸碱二步法+植晶预处理是一种比较成熟的工艺，但是其缺点也很明显：酸碱具有腐蚀性，还会挥发出有毒气体，严重威胁到操作人员的身体健康；处理后留下的废液随意排放会危害环境，需要净化处理，增加了生产成本；处理步骤繁琐，耗时过长，一个流程需要3小时以上，同时需要进行多次清洗，耗水量大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于制备金刚石涂层刀具的化学机械研磨预处理工艺，该处理工艺使用含有坚硬纳米颗粒的弱酸性溶液代替目前的强酸、强碱两步法+金刚石植晶预处理来进行化学机械研磨，实现对含钴硬质钨碳合金的表面处理，工艺简单，处理时间短，安全环保，处理效率高。

本发明提供一种用于制备金刚石涂层刀具的化学机械研磨预处理工艺，采用含纳米颗粒的弱酸性研磨液对刀具进行化学机械研磨预处理，具体包括以下步骤：

(1)配制弱酸性化学机械研磨液，备用；

(2)将需预处理的刀具部分暴露在研磨液中，然后通过液压泵的喷嘴将研磨液以一定的压力喷射刀具表面；

(3)将步骤(2)所处理后的刀具用去离子水清洗，然后烘干待用。

本技术方案中通过使用含纳米颗粒的弱酸性研磨液对刀具进行化学机械研磨预处理，无需使用强酸强碱溶液，避免了强酸强碱和有毒气体等对操作人员身体健康的威胁，安全环保；同时，相对于酸碱二步处理法，处理步骤得到大大简化，工艺简单，易操作。