本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层。
背景技术：
硬质合金是一种由硬质相(wc、tic、tac、vc和cr，c：等)和粘结相(co、ni和fe)采用粉末冶金工艺生产的具有高硬度和高耐磨性材料。wc-co硬质合金以其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。随着制造技术的进步,机械加工不断向高精化、高速化方向发展,因此对切削刀具在强度、耐高温、耐磨损和使用寿命等方面的性能要求也不断提高。
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体（金刚石，石墨烯，富勒烯，碳纳米管，蓝丝黛尔石等）。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，同时金刚石不是只有在地球才有产出，现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品和工业中的切割工具。
技术实现要素：
本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的制备原料包括：yg6硬质合金可转位车刀片。
渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，然后对原来进行预处理，预处理工艺分为清洗、渗硼、碱浸蚀、酸浸蚀。将经过预处理的硬质合金刀片进行复合涂层沉积，沉积温度为900℃，沉积压力为1.5kpa，沉积时间为120min。
渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的检测步骤为：形貌采用s530型扫描电镜，表面相组成采用d/max-rb.x射线衍射方法，表面轮廓和表面粗糙度采用talysurf5p型表面轮廓仪测量，衬底附着力采用hr1500洛氏硬度计。
所述的渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层，其结构均匀，与基体结合良好，表面光滑、平整，是具有高质量、高力学性能的复合涂层。
所述的渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层，其能够大大通过硬质合金的力学性能，尤其是提高硬质合金的耐磨性。渗硼处理也能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使硬质合金具有均匀的物相组成。
本发明的有益效果是：
采用yg6硬质合金可转位车刀片为原料，经过配料、预处理、复合涂层沉积工艺成功制备了具有优异力学性能的渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层。其中，复合涂层具有均匀的组织结构，其表面光滑平整，与基体结合良好。所制得的渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层，其硬度、耐磨性都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的复合涂层提供一种新的生产工艺。
具体实施方式
实施案例1：
渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的制备原料包括：yg6硬质合金可转位车刀片。渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，然后对原来进行预处理，预处理工艺分为清洗、渗硼、碱浸蚀、酸浸蚀。将经过预处理的硬质合金刀片进行复合涂层沉积，沉积温度为800℃，沉积压力为1.6kpa，沉积时间为130min。渗硼+两步处理的硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层的检测步骤为：形貌采用s530型扫描电镜，表面相组成采用d/max-rb.x射线衍射方法，表面轮廓和表面粗糙度采用talysurf5p型表面轮廓仪测量，衬底附着力采用hr1500洛氏硬度计。
实施案例2：
渗硼前后，工件表层物相由原来的wc+co，变成了wc+cow2b2+cob+cowb。由活性剂kbf4和供硼剂b4c反应形成的低价氟化物bf2处于不稳定状态，当其扩散到工件表面时，反应生成活性硼原子。活性硼原子吸附在工件表面时反应生成cow2b2，它与单质co反应形成cob。在1050℃的温度下，cow2b2与从衬底扩散来的co反应生成cowb。渗硼工件经酒精超声清洗后，渗硼前后表面轮廓为同一条曲线。这是因为渗硼后硼化物相所占的体积分数较小，且渗硼前后体积胀缩效应不大，粗糙度的变化不明显是可以预料到的。工件经碱-酸两步处理后，其表面产生了大小相当、分布均匀的蚀坑，这是较为理想的表面预处理效果。
实施案例3：
经碱液浸蚀40分钟后试件表面主要由wc和co两相组成。再经酸液浸蚀14分钟之后，表层物相只有wc。渗硼件碱处理之后，其表面平均粗糙度的变化非常之大。继碱处理后又进行酸处理，工件表面平均粗糙度有所降低。工件表层被显著粗化，次表层是钻硼化合物层，其深度在35-45μm不等，这足以阻止金刚石涂层沉积时基体钴的扩散，消除其不利影响。
实施案例4：
利用强电流直流伸展弧等离子体cvd设备，在经过固体粉末渗硼+碱一酸两步处理的衬底上，可沉积出较好的金刚石涂层。其相应的激光raman谱金刚石相特征峰比较尖锐，非晶碳峰不明显，质量非常之好。渗硼+碱.酸两步处理衬底上沉积的金刚石涂层ra=0.359μm。这比前处理衬底的表面粗糙度稍高一些。
实施案例5：
微米膜沉积后，紧接着进行纳米膜层沉积。在这种条件下沉积的纳米膜，纳米晶粒大小在80-125nm左右，晶团大小均匀，表面平整规则，沉积效果理想。纳米膜与微晶膜是有区别的。1236cm-1处的金刚石特征峰强度变低并且展宽，在右边出现小台阶，而1380cm-1处有一个很宽的峰位。同时，在1245cm-1处出现新的峰位。1469cm-1附近的宽峰一般被认为是无定形碳的贡献。由于甲烷浓度提高，沉积物中sp2杂化碳的含量增加，这个峰的出现是可以预见的，且峰位的高低表明sp2杂化碳的含量的多少。薄膜中金刚石的成分仍然是主要的，且晶粒比较细小。晶粒细小的纳米涂层，尺寸在85nm左右，涂层质量较高，表面平均粗糙度仅为0.1525μm。
实施案例6：
未涂层yg6车刀片在切削zalsil2合金时，切削寿命仍是18分钟。渗硼+碱-酸两步处理衬底上沉积微晶金刚石涂层车刀片切削寿命是370分钟。渗硼+碱-酸两步处理衬底上沉积微米一纳米金刚石复合涂层车刀片切削寿命则达到423分钟。微晶金刚石涂层车刀片切削寿命长于无涂层车刀片312分钟，复合金刚石涂层车刀片切削寿命长于金刚石微晶涂层车刀片85分钟。前处理处理的衬底上沉积的微晶金刚石涂层车刀片切削寿命增幅和微米-纳米金刚石复合涂层车刀片切削寿命增幅都非常之大。这种处理的衬底表面是稳定的钴-硼化合物扩散阻挡层，衬底表面的蚀坑与微晶涂层的大小相当，即衬底表面粗糙度是适于高附着力涂层沉积的。微晶金刚石涂层车刀片切削寿命增幅最大。至于微米-纳米金刚石复合涂层车刀片切削寿命增幅高，复合涂层的表面平均粗糙度低，质量高之故。