硬质合金金刚石涂层刀具因其优异的性能有着广泛的应用前景,而硬质合金中的黏结相Co的存在成为限制了其产业化应用的最大因素,传统酸碱两步法因简单高效、经济低廉的消除Co工艺成为主要的实用手段。以酸碱两步法预处理硬质合金为核心研究内容,对酸碱两步法处理硬质合金进行系统、全面的研究,再结合CVD金刚石在硬质合金表面沉积过程中Co对于膜/基附着力影响的机理进行探究,最后在最佳酸碱两步法工艺基础上开发出新型的硬质合金表面沉积CVD金刚石涂层的预处理方法,填补了这一研究领域的空白的同时对生产实践有着重要的指导意义。本文的主要研究工作和成果如下:1.研究了酸碱两步法处理对硬质合金表面影响的基本规律,结果表明,反应温度为35℃时,碱处理对粗化硬质合金表面存在最佳时间,约为20-30min,能使硬质合金表面粗糙度增加约30倍。酸处理在去除表面Co的同时能很快降低硬质合金表面粗糙度至100nm左右,15s左右不再影响粗糙度,20-30s左右不再影响表面去Co深度。处理温度越高所能达到的表面去Co深度越深。去离子水超声清洗在酸碱两步法工艺中是不可缺失的一步,省掉会导致硬质合金表面引入CoSO₄等杂质。2.研究了硬质合金表面不同的去Co深度和Co对膜/基附着力的影响机理。结果表明,去Co深度应当适中,在本研究中,结合CVD金刚石沉积条件,适宜的去Co深度为6μm。CVD金刚石的沉积时,在形核阶段Co与C的相互作用主要体现为Co表面包覆一层1-2nm的非晶C。3.研究了传统酸碱两步法/纳米金刚石粉植晶/乙醇超声的新型预处理方法对改善硬质合金金刚石涂层刀具性能的影响。结果表明,不经乙醇超声分散的植晶处理会在硬质合金表面金刚石的沉积过程中产生“生长瘤”,并影响刀具的加工性能,在乙醇超声分散的作用下能有效避免这一问题。新型预处理方法相比于传统两步法有效的提升了复杂形状刀具的性能。相比于传统两步法处理的硬质合金金刚石涂层刀具加工性能提升了3倍多。