[发明专利]用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置及其制备方法

权利要求书

1.一种用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，该装置包括：金刚石涂层刀具组件座、螺钉、金刚石涂层刀具，具体结构如下：

金刚石涂层刀具组件座为座头与座身左右一体的组合结构，座身为长方体条状结构，座头为双面对称铣扁结构，座头外端为侧向开口的凹槽，凹槽内的下表面开设楔形凹坑，凹槽的上部开设螺纹通孔，螺纹通孔与楔形凹坑上下对应且中心线同轴；金刚石涂层刀具为圆柱段与楔形段上下一体的组合结构，金刚石涂层刀具安装于座头的凹槽内，金刚石涂层刀具的楔形段与凹槽内的楔形凹坑相对应并通过楔面紧密配合，金刚石涂层刀具的圆柱段上方与凹槽的螺纹通孔相对应，螺钉安装于凹槽的螺纹通孔，螺钉的下端穿过凹槽的螺纹通孔顶持于金刚石涂层刀具的圆柱段上表面，将金刚石涂层刀具夹持固定，金刚石涂层刀具的圆柱段一侧突出于凹槽。

2.按照权利要求1所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，金刚石涂层刀具的楔形段为两侧对称的斜面与其余部分的圆柱面组合而成，楔形段的一端与圆柱段一体连接处为圆形，其直径与金刚石涂层刀具的圆柱段直径相同；楔形段的另一端为两侧对称的斜面相交于一条直线，其长度与金刚石涂层刀具的圆柱段直径相同。

3.按照权利要求2所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，金刚石涂层刀具的圆柱段直径为4～50mm、高度为4～50mm，楔形段的对称斜面夹角为40～140°。

4.按照权利要求1所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，金刚石涂层刀具组件座的材质为45号钢，机械加工完成后表面做发黑防腐处理。

5.按照权利要求1所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，金刚石涂层刀具为硬质合金表面沉积金刚石涂层的复合结构。

6.按照权利要求5所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，硬质合金为碳化钨钴硬质合金，沉积金刚石涂层的厚度为4～20μm。

7.按照权利要求1所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置，其特征在于，螺钉为内六角平端紧定螺钉。

8.一种权利要求1至7之一所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置的制备方法，其特征在于，首先，以硬质合金棒为基体，经过线切割机加工得到需要的各种规格尺寸刀具基体，将硬质合金棒的一端加工成楔面，形成圆柱段与楔形段上下一体组合结构的刀具基体；然后，经过表面处理，采用热丝法化学气相沉积的方法，在刀具基体圆柱面沉积多晶金刚石涂层；经分析测试、修整抛光后，制成金刚石涂层刀具。

9.按照权利要求8所述的用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具装置的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将加工好的刀具基体进行喷砂处理，去除表面的污染物和疏松层；

(2)使用蒸馏水、酒精在超声波清洗机中对刀具基体进行清洗；

(3)刀具基体在酸、碱液中进行表面腐蚀处理，并采用蒸馏水、酒精超声清洗完毕后，将刀具基体装入热丝CVD金刚石沉积设备中；

(4)将热丝CVD金刚石沉积设备反应腔体内的压强设定为1000～9000Pa，通入流量为100～800sccm的H₂、10～200sccm的CH₄，将热丝加热到2000～2600℃，使刀具基体圆柱段表面沉积多晶金刚石涂层，制成用于金属表面纳米化的金刚石涂层刀具；

(5)经过分析测试后，通过精密修整抛光进一步提高表面质量，从而满足金属表面纳米化使用环境对刀具的工况要求；

(6)按结构要求将不同型号的金刚石涂层刀具成品安装在金刚石涂层刀具组件座上，金刚石涂层刀具放到座头的凹槽内，内六角平端紧定螺钉通过螺纹通孔将金刚石涂层刀具牢固地固定在金刚石涂层刀具组件座上，圆柱段突出于凹槽的一侧与待加工件对应，对其进行金属表面纳米化。