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金刚石涂层硬质合金刀具是采用化学气相沉积法在硬质合金刀具表面沉积金刚石薄膜制备而成,其兼备了硬质合金与金刚石的性能,是加工复合材料、有色金属及合金等材料的理想刀具材料。然而,硬质合金中存在粘结相Co,而在化学气相沉积金刚石的过程中,碳在Co中有很大的溶解性和较高的扩散系数,严重影响了金刚石膜的成核和生长,同时钴还促进石墨生长,大大降低了金刚石薄膜的粘结性能,成为限制金刚石涂层硬质合金刀具产品大规模工业化应用的主要障碍。本论文以酸洗法与过渡层法相结合,即以去除钴与钴阻挡相结合的方式消除硬质合金基底相中的钴对金刚石薄膜成核与生长的负面影响。采用磁控溅射法在酸洗后的硬质合金基底上分别制备了Ti N、Ti C、Cr N、Si N四种过渡层,并在过渡层表面以热丝化学气相沉积法生长了金刚石薄膜。对基底相、过渡层与金刚石薄膜进行了结构与形貌的测试与分析,表明酸洗法可有效去除硬质合金表面的粘结相Co,金刚石薄膜分别成功沉积于Ti N、Ti C、Cr N和Si N四种过渡层表面。根据过渡层是否与硬质合金基底和金刚石薄膜反应,将此四种过渡层分为与金刚石薄膜反应型、与基底反应型和无反应型三类,其中与金刚石薄膜反应型为Ti N和Cr N,金刚石薄膜质量较好,sp3键含量较高;与基底反应型的过渡层为Ti C,sp3键含量次之;无反应型为Si N,sp3键含量较低。利用原位纳米力学测试系统,研究了基底相、过渡层和金刚石薄膜各自的微观力学性能,表明以过渡层法所制备的金刚石薄膜具有较高显微硬度与较大弹性模量,而四种过渡层的显微硬度与摩擦系数成反比例关系。利用维氏硬度测试系统,讨论了酸洗时间与过渡层厚度对过渡层/金刚石复合膜的膜基结合力的影响。Ti N/金刚石复合膜在维氏硬度测试过程中未发生膜层脱落失效,其膜基结合力同时受到酸洗时间与过渡层厚度的影响;Ti C/金刚石复合膜的膜基结合力受到酸洗时间与过渡层厚度的影响,其膜层失效发生在Ti C与金刚石膜的界面处;Cr N/金刚石复合膜的膜基结合力强烈依赖于过渡层厚度,膜层失效发生在Cr N过渡层内部;Si N过渡层表面的金刚石薄膜均发生大面积破损失效,膜层失效发生Si N与金刚石薄膜界面处。常温摩擦磨损测试表明,Ti N/金刚石复合膜表现出较优异的抗摩擦磨损性能,而Ti C、Cr N与Si N与金刚石的复合膜的抗摩擦磨损性能较差。综合分析得到较优的预处理方案为10min基底酸洗时间与800nm Ti N过渡层,利用该方案制备了硬质合金基金刚石涂层刀具,刀具表面金刚石薄膜生长良好,晶粒致密均匀,无明显的石墨化发生。