专利名称：在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法
技术领域：
本发明涉及一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，属于镀膜
背景技术：
在现有技术当中，金刚石磨料通常是被嵌入到树脂或金属等粘结材料中。他们只是简单地以机械嵌定来固定金刚石磨料，这是因为金刚石颗粒表面和其周围的粘结材料之间的不粘性。大多数粘结材料都对金刚石表面具有很差的粘结性。结果，当金刚石颗粒的裸露部分超过其直径的一半或三分之一时，他们会过早地脱落，从而使金刚石工具的寿命大大地简短，成本也相应地增高。
在现有技术中也有一些方法被用来改进金刚石颗粒同粘结材料之间的粘合性，例如对金刚石磨料进行电镀或无电镀金，粉末包覆真空金属化处理。所有这些都有其自身的不足和局限。对于电镀或无电镀金的金刚石磨料，Cu、Ni、Co、Ni-P、Co-Ni或W-Ni-P为常用的镀膜材料。但金刚石颗粒通常不会同上述镀膜材料形成任何化学健。虽然通过进一步的退火处理，W-Ni-P和金刚石表面能形成一定的化学反应，但来自电镀槽的表面污染能大大地阻止这样的反应。
粉末包覆真空金属化处理是把金刚石颗粒同TiH2、Ti、Cr、Zr、ZrH2、W等金属粉末混合，然后将混合物在真空中加热到＞700℃的高温，从而将金属原子蒸发，再重新沉积到金刚石表面。这种方法的确能够在金刚石和过渡金属之间通过高温碳化形成化学健。只是高温通常会降低金刚石磨料的性能，尤其是在为满足一定的金属化厚度要求而延长高温时间的时候。另外，由于金刚石同金属粉末在高温处理后趋向于烧结在一起，要将他们分离就很困难。形成镀层之后，过渡金属的新鲜表面在暴露到空气中时，会很容易被污染。再包一层Cu、Ni、Co、Sn、Pd镀层可以保护内层的过渡金属，但低熔点的Cu、Ni、Co、Fe、Sn、Pd等几乎就是粘结材料的一部分。因此，现有技术是不可能在不破坏真空的前提下形成这样的双层结构。这就减弱了过渡金属碳化层和最外层之间的粘结。
发明内容
本专利的目的在于提出了一个在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，该镀膜方法可使得金刚石工具在镀膜后寿命延长。
本专利的目的是通过以下方法来实现的，一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，该方法包括首先，对所说金刚石颗粒进行Ar-O2等离子真空清洗5-10分钟，移去表面的油脂，碳氢化合物等污物。将上述清洗后的金刚石颗粒用溅射法先镀一层形成碳化用的过渡金属，如Ti、Zr、Ta、W、Cr、Hf、Nb、V、Mo以及他们的合金，过渡金属镀层的厚度在0.5微米至几微米之间，然后，再镀一层低熔点的金属或合金，如Co、Fe、Ni、Cu、Ag、Sn、Pd或其合，其厚度在0.5微米至几微米之间。
由于是化学粘合，内外层之间通常具有非常好的粘结力。再有，这样的双层膜金刚石颗粒很容易同树脂或金属等粘结材料以粉末混合的方式相结合，且没有金刚石颗粒和树脂或金属粉末等粘结材料之间因密度不同而引起的严重分离。第三，由于有第二层低熔点的金属层覆盖，金刚石颗粒可以很容易地在较低的热压/烧结温度通过低熔点的金属粘结层去侵润或成健，从而获得较长的工具寿命。
附图1是在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法的一实施例示意图；附图1中的1是靶1、2是靶2、3是挡板、4是金刚石颗粒、5是托杯、6是振动器、7是真空泵、8是入气口。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
为参见附图1，将金刚石颗粒装载到可振动的托杯5中。紧接着对所说金刚石颗粒4进行Ar-O2等离子真空清洗5-10分钟，移去表面的油脂，碳氢化合物等污物。将上述清洗后的金刚石颗粒用溅射法将靶1镀以Ti、W、Cr、Mo、Ta、Nb、Zr、Hf、V等直到想要的厚度为止，厚度一般在0.5微米至几微米之间最佳。然后，对上述镀膜后的金刚石颗粒用溅射法再将靶2镀一层Cu、Ag、Co、Ni、Fe、Sn、Pd等或其合金，厚度范围在0.5微米至几微米之间为宜。溅射条件为压力0.5-1mTorr、功率0.2-1kW、金刚石和靶的距离150-400mm。最后，针对不同金刚石工具的生产过程，可增加一步低温真空热处理来帮助形成金刚石颗粒同其上的过渡金属之间的化学合。实验数据表明当我们给美国50号筛孔的金刚石切具镀以Ti和Cu/Sn合金后，其寿命显示出30％的改进。
权利要求
1，一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，其特征是首先对金刚石颗粒进行Ar-O2等离子真空清洗，移去表面的油脂，碳氢化合物等污物，然后用溅射法先镀一层形成碳化的过渡金属，最后再用溅射法再镀一层低熔点的金属或其合金。
2，如权利要求1中所述的一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，其特征是所述过渡金属为Ti、W、Cr、Mo、Ta、Nb、Zr、Hf、V等。
3，如权利要求1中所述的一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，其特征是所述低熔点的金属或合金为Cu、Ag、Co、Ni、Fe、Sn、Pd等或其合金。
4，如权利要求1中所述的一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，其特征是所述过渡金属的镀层厚度在0.5微米至几微米之间。
5，如权利要求1中所述的一种在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法，其特征是所述低熔点的金属或合金的镀层厚度在0.5微米至几微米之间。
全文摘要
本发明涉及一种金刚石磨料镀膜技术，本发明提出了一个新的方法即用溅射法来给金刚石磨料镀膜，该新的镀膜方法可使得金刚石工具在镀膜后寿命延长。
文档编号C23C14/18GK1752267SQ200510041519
公开日2006年3月29日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者彭希林, 陆轻铀 申请人:陆轻铀