硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

摘要：

目的 研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层,探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石(BDD)涂层沉积质量的影响,分析不同类型的仿生微织构对基-膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因.方法 在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构,并通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法在刀具表面沉积BDD涂层.采用数显洛氏硬度计(HRS-150)、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱(Raman)对样品进行表征.通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能.结果 激光微织构边缘发生表面硬化.激光微织构区域沉积BDD涂层后,基体表面缺陷显著降低,织构内部金刚石晶粒更密集,沉积质量提升,三角织构(TT)边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓,不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同,涂层附着力与表面硬度呈正相关.硼掺杂三角织构(BDTTD)涂层刀具具有最佳的切削性能.结论 织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量.织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能,并且织构边缘的涂层附着力最强,这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对 BDD 涂层内在缺陷的修复.

关键词：HFCVD、硼掺杂金刚石、仿生微织构、激光、切削性能、涂层附着力

所属期刊栏目：52

分类号：TG178(金属学与热处理)

在线出版日期：2023-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：384-396