一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法
2023-09-20 04:29:05
專利名稱：一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法
技術領域：
本發明涉及切削工具的塗層，特別是涉及一種應用於切削工具上的適用於切 削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法。
技術背景切削工具塗層處理是提高切削工具性能的重要途徑之一，塗層切削工具具有 表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、磨擦係數小和熱傳導率低等特性，切削時可比未塗層切削工具提高壽命3一5倍以上，提高切削速度 20o/(T70°/o，提高加工精度0.5—1級，降低切削工具消耗費用20%一50%。切削工 具的表面塗層技術作為市場需求而發展起來的一項優質表面改性技術，由於該項 技術可使切削工具獲得優良的綜合機械性能，不僅可有效地提高切削工具使用壽 命，而且還能大幅度地提高機械加工效率，因此該項技術己與材料、加工工藝並 稱為切削工具製造的三大關鍵技術。金剛石具有高硬度、髙導熱率、低摩擦係數、 低熱膨脹係數、高耐磨性等一系列特性，是最理想的工具材料之一，但天然金剛 石在地球上的含量極少，造價昂貴，且不易製成任意形狀，因而限制了它的應用。 由於，金剛石具有極好的物理性能，通過在形狀複雜的刀具、模具、鑽頭等工件 表面沉積上一層很薄的金剛石薄膜，可提高工件的使用性能，並滿足一些特殊條 件的需求。因此，現有技術中是採用化學氣相沉積(CVD)方法來製備金剛石塗 層，化學氣相沉積(CVD)方法製備的硬質合金金剛石塗層刀具將金剛石與刀具 有機的結合起來，較好的解決了刀具的硬度、強度和韌性之間的矛盾，但是，現 有技術中製備出來的金剛石塗層的平均晶粒為4 10pm，晶粒較粗大，而且表面 光潔度不好，韌性差，抗衝擊性能較弱。這樣，就影響了金剛石塗層切削工具的 切削壽命，將這種金剛石塗層用於切削加工，比如用於切削AISi (17%)合金， 當切削AISi (17Q/c)合金至138m時，刀尖處塗層就已經大面積脫落。發明內容本發明的目的在於克服現有技術之不足，提供一種適用於切削工具的超細晶 金剛石塗層的製備方法，所形成的塗層具有表面光潔度高、晶粒細密、塗層與基 體粘結更牢固的特點，從而使得塗有該超細晶金剛石塗層的切削工具性能更佳、 加工壽命更長。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 一種適用於切削工具的超細晶 金剛石塗層的製備方法，它包括如下步驟a. 將切削工具基體裝入沉積反應室內；b. 將沉積反應室抽成真空狀態； C.在沉積反應室內形成磁場；d. 向安裝在沉積反應室內的陰極、陽極之間施加高電流直流電弧以及向沉積反應室的空間內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲垸CH4三種氣體； 其中，施加的電弧電流為150A 250A; 通入的甲垸CH4/氫氣H2的比例為0.5 10o/0; 通入的氬氣Ar流量為2000 4000sccm;e. 在沉積反應室中，氣體CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基，在一定 的溫度條件下碳C自由基轉換成超細金剛石沉積在切削工具基體的表面；其中，沉積反應室內的溫度為600'C 1000'C; 工作壓力為0.9mbar 2 mbar; 沉積時間為3 30h。 所述金剛石超細晶粒為0.3 1ym。所述沉積反應室內的磁場由安裝在沉積反應室外的線圈產生。 本發明的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法，是利用氣體 CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基，在一定的溫度條件下碳C自由基在切削 工具基體表面轉換成金剛石超細晶粒沉積在切削工具基體表面。本發明的有益效果是，由於採用了化學氣相沉積(CVD)方法來製備金剛石塗層，且在沉積過程中，通過調節電弧電流、溫度、壓力、CH4/H2比例、沉積 時間等重要工藝參數，使製作出來的金剛石塗層晶粒小於lMm,所形成的金剛石 塗層具有表面光潔度高、晶粒細密、塗層與基體粘結更牢固的特點，從而塗有該 金剛石塗層的切削工具性能更佳、加工壽命更長，使用壽命可以提高5 10倍。 由該方法製成的塗層，其晶粒細小，僅為0.3 1ym,塗層的緻密性大為提高， 將這種金剛石塗層刀具用於切削加工AISi (17Q/q)合金的實驗，當切削至1595 m 時，刀具幾乎沒有磨損。
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明；但本發明的一種適用於 切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法不局限於實施例。
圖1是金剛石塗層設備的構造示意圖。
具體實施方式
實施例一，參見圖1所示，本發明的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗 層的製備方法，是採用金剛石塗層設備進行製作，設備選用BALZERS公司的 BAI730D金剛石塗層設備，製備時，包括如下步驟步驟a.將切削工具基體S裝入沉積反應室內；步驟b.將沉積反應室抽成真空狀態；步驟C.在沉積反應室內形成磁場；其中，沉積反應室內的磁場由安裝在沉積反應室外的線圈C1、線圈C2產生；線圈C1裝在沉積反應室的上部，線圈C2 裝在沉積反應室的下部，分別對線圈C1、線圈C2通電後，則在沉積反應室內就 形成磁場；步驟d.向安裝在沉積反應室內的陰極B、陽極A之間施加高電流直流電弧 以及向沉積反應室內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲烷CH4三種氣體； 其中，施加的電弧電流為200A; 通入的甲烷ch4/氫氣H2的比例為4%; 通入的氬氣Ar流量為3000sccm;步驟e.在沉積反應室中，氣體CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基，在 一定的溫度條件下碳C自由基轉換成超細金剛石沉積在切削工具基體的表面； 其中，沉積反應室內的溫度(即上所述的一定的溫度條件)為800'C; 工作壓力為1.5 mbar; 沉積時間為18h。由上述製備方法所形成的金剛石塗層的金剛石超細晶粒為0.3~1ym。實施例二，本發明的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法， 與實施例一的不同之處在於步驟d中.向安裝在沉積反應室內的陰極B、陽極A之間施加高電流直流電 弧以及向沉積反應室內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲烷CH4三種氣體；其中，施加的電弧電流為150A;通入的甲烷CH4/氫氣H2的比例為0.50/0;通入的氬氣Ar流量為2000sccm;步驟e中.在沉積反應室中，氣體CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基， 在一定的溫度條件下碳C自由基轉換成超細金剛石沉積在切削工具基體的表面； 其中，沉積反應室內的溫度(即上所述的一定的溫度條件)為600'C; 工作壓力為0.9 mbar; 沉積時間為30h。實施例三，本發明的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法， 與實施例一的不同之處在於步驟d中.向安裝在沉積反應室內的陰極B、陽極A之間施加高電流直流電 弧以及向沉積反應室的空間內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲烷CH4三種氣體；其中，施加的電弧電流為180A;通入的甲烷CH4/氫氣H2的比例為10/0;通入的氬氣Ar流量為2500sccm;步驟e中.在沉積反應室中，氣體CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基，一種提高海藻糖提取收率的方法技術領域本發明屬於製糖工業技術領域，涉及一種提高功能糖收率的方法。
技術背景海藻糖的生產在國內外均採用澱粉轉化為麥芽糖進而轉化為海藻糖，然後利用結晶分離的方式製備。其製備包括以下步驟澱粉轉化生成麥芽糖，然後 由嗜熱菌產生的麥芽糖/海藻糖酶，將麥芽糖轉化為海藻糖，然後向海藻糖液中 加入粉末活性炭，浸泡攪拌後板框過濾，經離子交換、濃縮得到含糖量在80% 的海藻糖漿，將其置於結晶罐中，經緩慢結晶後，再重新溶入去離子水，重新 結晶乾燥，最後得到海藻糖含量在98%以上的成品。該工藝中由於受到酶轉化平 衡關係的影響，反應混合液中未轉化的麥芽糖，常常要佔到20 - 30%，又由於麥 芽糖與海藻糖為同分異構體，化學性質十分相似，用結晶方法很難將二者分離 徹底，母液中存在大量的海藻糖，導致海藻糖的生產成本偏高，影響其生產和 應用。 發明內容本發明的目的是提供一種提高海藻糖提取收率的方法，以解決現有技術中 麥芽糖與海藻糖分離難，海藻糖提取收率低，生產成本高等問題。本發明的技術方案是這樣實現的釆用氫化技術，將由澱粉轉化生成的海 藻糖液進行加氫，使其中的雜質轉化為麥芽糖醇、山梨醇和麥芽三糖醇，而海 藻糖由於不具有還原性，而保持不變；再釆用色譜分離技術，將海藻糖與混合 液中的麥芽糖醇、山梨醇和麥芽三糖醇進行分離，使海藻糖的純度提高到90% 以上，最後通過降溫結晶的方式，使海藻糖晶體析出，得到海藻糖產品。出量》1.67Bq/mmol時，判定受試者為Hp陽性；14C02呼出量<1.67 Bq/mmol 時，判斷受試者為Hp陰性。第一次常規"C-UBT(在該實施例中簡稱為UBT-l) 陽性功能性消化不良患者在籤署知情同意書後繼續進行以下試驗晨起早餐前 15 30 min 口服奧美拉唑40mg/d，療程14d。於服藥後第13天進行第二次常 規14C-UBT (在該實施例中簡稱為UBT-2)。在服藥第14天進行第三次改良的 14C-UBT (在該實施例中簡稱為UBT-3)，改良的內容是在UBT-3前30min， 將一劑增敏劑配置成100ml的溶液，該溶液中檸檬酸的含量是0.1mol/L。在 UBT-3的前30min以及UBT-3時，各飲50ml上述溶液。二、 實驗結果23例患者在這3次"C-UBTC02呼出量分為(5.57 ±3.90)、 ( 1.98 ± 1.42) 和(4.93 ±3.77) Bq/mmol。患者服用奧美拉唑2周後14C02呼出量明顯減少， 差異有顯著性(t = 5.867， P = 0.000)，假陰性10例，佔43.5%。 UBT-3的C02 呼出量與UBT-1的相比，差異無顯著性(1=0.952， P=0.351 )，但明顯高於UBT-2 的(1 = -4.538， P = 0.000);假陰性2例，佔8.7%，明顯低於UBT-2 (x2= 6.66， P<0.01)。三、 實驗結論使用PPI後，胃內PH值身高，抑制了HP尿素酶活性，導致以檢測尿素 酶活性為基礎的Hp檢驗假陰性。而本發明的試劑盒中包含了增敏劑，採用增 敏劑的改良"C-UBT能有效地消除這種假陰性。實施例4一、材料與方法1、實驗對象在廣東深圳市南山醫院適合作"C-UBT的職工志願者挑選
權利要求
1. 一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟a.將切削工具基體裝入沉積反應室內；b.將沉積反應室抽成真空狀態；c.在沉積反應室內形成磁場；d.向安裝在沉積反應室內的陰極、陽極之間施加高電流直流電弧以及向沉積反應室內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲烷CH4三種氣體；其中，施加的電弧電流為150A～250A；通入的甲烷CH4/氫氣H2的比例為0.5～10％；通入的氬氣Ar流量為2000～4000sccm；e.在沉積反應室中，氣體CH4在電弧的作用下會產生碳C自由基，在一定的溫度條件下碳C自由基沉積到切削工具基體表面轉換成多晶金剛石薄膜；其中，沉積反應室內的溫度為600℃～1000℃；工作壓力為0.9mbar～2mbar；沉積時間為3～30h。
2. 根據權利要求1所述的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層 的製備方法，其特徵在於所述金剛石超細晶粒為0.3 1pm。
3. 根據權利要求1所述的一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層 的製備方法，其特徵在於所述沉積反應室內的磁場由安裝在沉積反應室 外的線圈產生。
全文摘要
本發明公開了一種適用於切削工具的超細晶金剛石塗層的製備方法，在150A～250A的電弧電流下，向沉積反應室內通入氬氣Ar、氫氣H2和甲烷CH4三種氣體，反應氣體CH4在電弧的作用下產生碳C自由基，在一定的溫度條件下碳C自由基在切削工具基體表面轉換成金剛石晶粒。通常的金剛石塗層晶粒較為粗大(4～10μm)，本發明通過控制沉積反應室內的溫度(600℃～1000℃)、工作壓力(0.9mbar～2mbar)、氣體流量、沉積時間(3～30h)等工藝參數，從而控制金剛石晶粒生長，得到大約為0.3～1μm晶粒細小的金剛石塗層，從而使得塗有該金剛石塗層的切削工具性能更佳、加工壽命更長。
文檔編號C23C16/27GK101230453SQ200710009250
公開日2008年7月30日 申請日期2007年7月19日 優先權日2007年7月19日
發明者浩 劉, 吳高潮, 王春芳, 陳金鈴 申請人:廈門金鷺特種合金有限公司