金刚石复合涂层是金刚石与基质金属共沉积的一种超硬涂层,具有较好的耐蚀、耐磨性能,常被用作切削工具、磨削工具,如砂轮、线锯、切割片等,广泛应用于陶瓷、有机玻璃、石材、有色金属等材料的切削加工。涂层的厚度、结合强度是影响涂层性能的重要指标,它在很大程度上决定了产品的可靠性和使用寿命。在电化学沉积金属基金刚石复合涂层的研究领域,对制备工艺、涂层结构、涂层性能及应用等方面研究取得一定的成果。但是,源于电化学沉积的沉积机理,在金属基复合涂层的加厚沉积方面还存在较大的困难,同时,涂层与基体的结合力以及金属基体与金刚石等复合掺杂相间的结合强度还有待提高。为了进一步提高金属基金刚石复合涂层的性能,拓宽其实际应用领域,迫切需要对上述两方面的问题进行深入研究,同时对各种金属基进行对比和系统研究。本课题利用电化学沉积的方法在硬质合金基体上制备金刚石复合涂层,以硬质合金为基体、采用Watte镀液为基础镀液,利用多层结构设计的方法提高涂层的厚度,制备厚膜化后的Ni-金刚石复合涂层;采用较低应力的铜为基质金属,提高涂层与基体的结合力,采用高速镀铜工艺制备Cu-金刚石复合涂层;采用硬度较高的铬为基质金属、无氰碱铜层为过镀层,提高金属基体与金刚石相间的结合强度,采用镀硬铬工艺制备Cr-金刚石复合涂层。利用XRD、SEM、EDS表征金刚石复合涂层的相结构、微观形貌及成分,通过热震实验和摩擦磨损实验相结合,考察了金刚石复合涂层的界面结合强度以及摩擦学性能。首先,考察了电流密度、温度、加厚时间、阴极悬挂方式、搅拌速度以及添加剂等工艺参数对金刚石复合涂层表面形貌、金刚石微粒上砂量以及摩擦磨损性能的影响。采用电化学沉积的方法制备了加厚后Ni-金刚石复合涂层。普通涂层的厚度在30μm左右,加厚后涂层的厚度在50μm左右,厚度提高了将近一倍。热震25次后,普通涂层的裂纹宽度变大,加厚后涂层的裂纹只出现在次表层,但是表层无裂纹。普通涂层和加厚后涂层对GCr15磨削2500m后,普通涂层中金刚石微粒与基质金属间隙增大,附近Ni层破裂。加厚后涂层中金刚石微粒与基质金属间隙仍然很小,只出现一些断续小裂纹,附近Ni层未受影响。加厚后涂层对应的材料偶件的磨损率比普通涂层高。说明采用多层结构设计的方法降低了Ni-金刚石复合涂层的内应力,较为成功的实现了金属基复合涂层的加厚沉积。加厚沉积的Ni-金刚石复合涂层界面结合强度并没有降低,且上砂量更加均匀致密、磨削性能更优;其次采用高速镀铜工艺制备了Cu-金刚石复合涂层,热震25次后,Ni-金刚石复合涂层的裂纹宽度变大,Cu-金刚石复合涂层表面没有出现微裂纹。Ni-金刚石复合涂层和Cu-金刚石复合涂层分别对GCr15磨削2500m,Ni-金刚石复合涂层中金刚石微粒附近Ni层出现破裂,Cu-金刚石复合涂层中金刚石微粒与基质金属间隙增大,附近Cu层全部破裂。Cu-金刚石复合涂层对应的材料偶件的磨损率比Ni-金刚石复合涂层对应的材料偶件的磨损率低。说明采用低应力的基质金属Cu虽然提高了涂层与基体的结合强度,但是因其质地较软,同时也降低了Cu-金刚石复合涂层磨削能力,采用Cu-金刚石复合涂层分别对GCr15、Si₃N₄、304不锈钢三种材料偶件进行磨削,深入探讨了Cu-金刚石复合涂层的磨损机制;最后采用无氰碱铜为过渡层、镀硬铬工艺制备出Cr-金刚石复合涂层,热震25次后,Ni-金刚石复合涂层的裂纹宽度变大,Cr-金刚石复合涂层表面裂纹密度没有增多且裂纹宽度没有增大的趋势。Ni-金刚石复合涂层与Cr-金刚石复合涂层分别对GCr15磨削2500m,Ni-金刚石复合涂层中金刚石微粒附近Ni层出现破裂,Cr-金刚石复合涂层中金刚石微粒附近Cr层间隙仍然很小。Cr-金刚石复合涂层对应的材料偶件的磨损率比Ni-金刚石复合涂层对应的材料偶件的磨损率高。说明采用低应力Cu层作为过渡层,硬度较高的Cr层作为基质金属,提高了涂层与基体的结合强度以及金属基体与金刚石等复合掺杂相间的结合强度,从而提高了Cr-金刚石复合涂层磨削性能。利用Cr-金刚石复合涂层分别对GCr15、Si₃N₄、304不锈钢三种材料偶件进行磨削,深入探讨了Cr-金刚石复合涂层的磨损机制。