超硬材料網(wǎng)

　　申請?zhí)? 201410161098.9

　　申請人: 太原理工大學(xué)

　　摘要： 本發(fā)明為一種CVD金剛石厚膜與硬質(zhì)合金的焊接方法，首先使用雙輝等離子體滲金屬設(shè)備對CVD金剛石厚膜生長面進(jìn)行金屬化處理，然后再使用同一臺設(shè)備將金屬化后的面與硬質(zhì)合金基片釬焊在一起。本發(fā)明通過雙輝等離子滲金屬技術(shù)使金屬原子在金剛石厚膜生長面表面均勻擴(kuò)散，并與金剛石厚膜形成金屬碳化物，通過化學(xué)鍵合來保證金屬層與金剛石厚膜之間具備優(yōu)良的結(jié)合強(qiáng)度；金屬化后的金剛石厚膜具有良好地表面浸潤性，在等離子體的加熱作用下能夠與硬質(zhì)合金形成高結(jié)合強(qiáng)度的焊接接頭；金剛石厚膜的表面金屬化和釬焊使用同一裝置即可完成，這大大降低了制造的生產(chǎn)成本，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　主權(quán)利要求 1.一種CVD金剛石厚膜與硬質(zhì)合金的焊接方法，其特征在于：首先使用雙輝等離子體滲金屬設(shè)備對CVD金剛石厚膜生長面進(jìn)行金屬化處理，然后再使用同一臺雙輝等離子體滲金屬設(shè)備將金屬化后的CVD金剛石厚膜生長面與硬質(zhì)合金基片釬焊在一起；其中，CVD金剛石厚膜生長面的金屬化處理工藝為：將CVD金剛石厚膜用去離子水和酒精分別進(jìn)行超聲清洗，用熱風(fēng)吹干；將清洗后的CVD金剛石厚膜生長面朝上置于雙輝等離子體滲金屬設(shè)備的真空爐內(nèi)的基片臺上，選用能夠與碳元素形成強(qiáng)碳化物的金屬作為靶材，并控制CVD金剛石厚膜生長面與靶材之間的距離為18-20mm；待雙輝等離子體滲金屬設(shè)備的真空爐抽真空至1Pa以下時，打開源極電源和陰極電源，壓差為250-300V，將基片臺的溫度升至700-1000℃，氬氣作為保護(hù)氣體和等離子體激發(fā)氣體，其流量為60～80sccm，爐內(nèi)壓力35-65Pa，表面金屬化處理時間0.5-3h，隨爐冷卻時間為2h，最后在CVD金剛石厚膜生長面上形成厚度為2-10μm的金屬化涂層；CVD金剛石厚膜生長面與硬質(zhì)合金基片釬焊的焊接工藝包括如下步驟：

　　1）前處理過程：用砂紙對硬質(zhì)合金基底進(jìn)行打磨去除表面的氧化物，然后用酒精和丙酮分別對打磨后的硬質(zhì)合金基底以及厚度為20-40μm的工業(yè)用銀焊片進(jìn)行超聲波清洗，吹干后待用；

　　2）裝料過程：先在雙輝等離子體滲金屬設(shè)備的真空爐內(nèi)的基片臺上放置一塊石墨片，然后自下而上的順序?qū)VD金剛石厚膜、助焊劑、銀焊片、助焊劑、硬質(zhì)合金的順序疊放，最后在上面壓上重物，壓力為1-2Mpa；

　　3）焊接過程：雙輝等離子體滲金屬設(shè)備的真空爐抽真空至1Pa以下，以10-20℃/min的升溫速率升溫至850-900℃，保溫5-15分鐘，之后以5-15℃/min的速率冷卻至480-520℃，再隨爐冷卻至室溫，最后打開爐子，取出試樣即可。

　　 2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CVD金剛石厚膜與硬質(zhì)合金的焊接方法，其特征在于：所述的CVD金剛石厚膜是通過微波等離子體CVD方法、熱絲CVD方法或直流電弧等離子體CVD方法制備得到的。

　　3．根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種CVD金剛石厚膜與硬質(zhì)合金的焊接方法，其特征在于：在CVD金剛石厚膜生長面的金屬化處理工藝中，所述的靶材為Ti、W、Mo、Cr、Nb、Zr、Ta或Hf。