CVD金刚石涂层硬质合金刀具预处理技术——酸液浸蚀

针对CVD涂层硬质合金所存在的几个技术性问题，相关研究人员和学者也逐步研发出了几个对于硬质合金刀具基体的预处理方法，从而改善CVD金刚石涂层与硬质合金基体间的结合力或附着力。主要包括酸液浸蚀去钴Co、等离子体蚀刻去除钴Co、施加多种不同的过渡层以及机械或化学热处理等几个大方向。本文着重介绍酸液浸蚀法。

简单来说，酸液浸蚀就是使用一些无机酸（如盐酸HCl、硝酸HNO₃、硫酸H₂SO₄、氢氟酸HF、磷酸H₃PO₄）去除表面的金属氧化物的过程。这也是目前去除硬质合金表面钴Co最常用的方法。将硬质合金放入含有腐蚀性酸液中进行浸蚀，使表面层的钴与酸液发生化学反应，形成稳定的化合物，从而去除表面层所含的钴Co。由于钴去除后，碳化钨WC基体表面留下缺陷，这也将减少表面的位垒，使得碳原子在缺陷处聚集形成碳原子团，随着原子团的粒径增加，其中的金刚石相不断增多，使之最终形成金刚石核，使金刚石薄膜与硬质合金之间得到改善。

目前酸液侵蚀法主要包括一步侵蚀法和两步侵蚀法。其中一步侵蚀法虽然所沉积的金刚石薄膜与基体具有较好的附着力，但是由于碳化钨不易被酸浸蚀，从而阻碍了酸对深层的钴的侵蚀。而两步侵蚀法所沉积的金刚石晶型较好，与基体的结合强度也较高。虽然两步浸蚀法能够有效地增加金刚石的形核密度和改善金刚石膜与基体的附着力，但同时也存在者一些缺陷，一是对疏松结构的控制（疏松结构是由于钴在高温高压下向硬质合金基体表面的贫钴区发生了扩散，表面贫钴区会逐渐缩小直至消失，较强石墨化的Co粘结相会抑制金刚石晶粒的形核与生长，并在基体表面出现大量的非金刚石相的形核及生长，从而最终影响金刚石膜的沉积质量。）；二是两步法并不适合于小尺寸工具的制造（其对断裂强度有不利影响）。

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