基材的处理方法技术

公开了从基材表面除去一部分胶结剂相的方法，该基材由至少第一相被该胶结剂相结合在一起的粒子组成，其中通过用含蚀刻气和第二气的气流与表面接触来蚀刻该表面。该第二气是一种或多种在蚀刻期间不与该基材或该除去的胶结剂部分反应且不改变所说基材的氧化状态的气体。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蚀刻复合材料基材和其它基材的方法，还涉入把耐磨涂料和其它涂料涂布到复合材料基材和其它基材上的方法。本专利技术还涉及具有耐磨性和其它涂料的复合材料基材，该基材由在胶结剂相中的硬质组成相颗粒组成，该胶结剂材料相把硬质组成颗粒胶结在一起。本专利技术可用于任何领域，其优点是提高了耐磨性和其它涂料对基材的粘附性。本专利技术用途领域的实例包括金属压印机、冲床、穿线机、切断装置中所用的冲模的制造和处理，以及磨碎设备、车削装置、钻孔机、搪床和其它切除操作中所用的金属切削内插件的制造和处理。
技术介绍
由硬质组成相颗粒和把该颗粒胶结在一起的胶结剂相组成在复合材料是常用的并在下面称为“复合材料”或“复合基材”。这些材料也可称为“胶合”的复合材料并包括例如陶瓷、水泥和硬质合金。硬质合金包括例如实质上由一种或多种钴、镍和铁组成的胶结剂相胶结在一起的硬质颗粒材料组成，该硬颗粒材料为例如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳氮化钛(TiCN)、碳化钽(TaC)、氮化钽(TaN)、碳化铌(NbC)、氮化铌(NbN)、碳化锆(ZrC)、氮化锆(ZrN)、碳化铪(HfC)、和氮化铪(HfN)中的一种或多种。由复合材料制备的金属切削内插件常用作金属机制工业中金属的切削机制。金属切削内插件通常是由金属碳化物(常常是用碳化钨)和其它金属(如铌、钛、钽)碳化物的颗粒和钴或镍的金属胶结剂相制成。碳化物材料提供高强度，但在使用时如在研磨或其它金属机制操作中很快磨损。通过把薄的耐磨材料层沉积在胶结的碳化物切削内插件的工作表面上可增加内插件的耐磨性且对韧性没有不利影响。常用的耐磨胶结碳化物内插件涂料包括如TiC、TiN、TiCN、和Al2O3。这些耐磨涂料降低了内插件的胶结剂材料的侵蚀和腐蚀。涂布的复合材料如涂布的胶结碳化物的用途受到耐磨涂料对复合材料的附着强度的限制。耐磨涂料和金属内插件之间缺乏强附着性，造成涂料从内插件上脱层，降低了内插件的使用寿命。在内插件的表面上存在钴也增加了使用时涂料从基材上脱层的趋势。因此，提供一种新的增加耐磨涂料和复合材料之间的附着性的方法是有利的。更广义地，提高耐磨涂料和其它种类的涂料与复合材料和其它种类基材之间的附着性是有利的。专利技术概述本专利技术提供了一种从基材表面除去一部分胶结剂相的方法，该基材由与该胶结剂相结合在一起的至少第一相粒子组成。该方法包括通过用由至少一种蚀刻气和第二气组成的气流与表面接触一段可除去希望量的胶结剂相的时间，来蚀刻所说基材的至少一部分表面的步骤。第二气包括一种或多种在该蚀刻步骤期间不与所说的基材反应或与除去的胶结剂材料反应且不改变所说基材的氧化状态的气体。优选第二气是一种或多种在该蚀刻步骤期间不与所说的基材反应或与胶结剂材料的除去部分反应，从而在所说的基材上形成WxCoyC(其中x=3-9,y=2-6)相的沉积物，本文也称作η相。本专利技术方法所用的蚀刻气可以是在蚀刻步骤中适宜除去胶结剂的所希望部分的气体的任何一种气体或气体的组合。可用的蚀刻气包括氯化氢气、H2F2气和气态的任何第ⅦA族元素的气体。当实施本专利技术时，其它可用的蚀刻气对本领域普通技术人员是显而易见的。第二气例如是一种或多种选自氮气、氦气、氩气和氖气的气体。优选在蚀刻步骤期间如下方式把该气流引入到该基材上在压力和温度下把蚀刻气流和第二气流同时引入到包括该基材的室中一段可除去胶结剂相的所需部分的时间。在本专利技术方法的一个特别应用中，该气流包括氯化氢气和氮气的共存流。优选在所说的蚀刻步骤中，从该基材的的表面上除去厚度约3微米至约15微米、更优选约4微米至约6微米的胶结剂层。本专利技术方法优选用于复合材料构成的基材上，所说的复合材料包括由胶结剂材料胶结在一起的硬质组成材料颗粒。这种复合材料的例子包括硬质合金和水泥。这种复合材料的胶结剂的例子包括一种或多种选自钻、镍、铁、元素周期表Ⅷ族元素、铜、钨、锌和铼的材料。一但知道本专利技术的详细内容，在基材涂布和处理领域中的普通技术人员可理解本专利技术可用于其它复合材料。本专利技术还涉及把涂料涂布到基材(优选为包括由胶结剂材料胶结在一起的硬组成材料颗粒的复合基材)的至少一部分表面上。该方法的实施为通过用含蚀刻气和第二气的气流与所说的表面接触一段可除去所说胶结剂的所要部分的时间，而从所说基材的表面除去一部分胶结剂。蚀刻剂的蚀刻效果在基材上提供经蚀刻的表面，所说的蚀刻表面含有经从在硬组成颗粒之间蚀刻掉胶结剂而产生的空隙。第二气是一种或多种在蚀刻期间不与所说的基材或该部分的胶结剂反应且不改变所说基材的氧化状态的气体。优选第二气在蚀刻期间不反应，从而在所说的经蚀刻的表面上的空隙中形成η相。在该方法的后继步骤中，把涂料涂在至少一部分蚀刻后的表面上。至少一部分所说的涂料沉积在至少一部分所说的经蚀刻除去而产生表面的空隙中。因此，本专利技术的蚀刻步骤可接着一个或多外另外的步骤，例如包括把涂料沉积在经蚀刻步骤而产生的基材的蚀刻表面上的步骤。由于涂料渗入到在蚀刻步骤中由除去胶结剂材料而产生的经蚀刻表面的空隙中，从而提高了涂料与所说基材的附着性。优选该涂料提高了基材的耐磨性，但该涂料也可选自任何其它的常规基材涂料。可用于本专利技术方法的涂布步骤中的耐磨涂料包括由一种或多种选自TiC、TiN、TiCN、金刚石、Al2O3、MT-研磨添料(在下面详细描述)、TiAlN、HfN、HfCN、FfC、ZrN、ZrC、ZrCN、BC、Ti2B、MoS、Cr3C2、CrN、CrCN和CN的材料组成。本专利技术还涉及由本专利技术方法制得的基材。例如，这些在本专利技术范围内的基材可具有由前述蚀刻步骤产生的蚀刻表面，也可具有至少部分渗入到经本专利技术蚀刻步骤而在基材表面上产生的空隙中。特别是，本专利技术还涉及由一种复合材料组成的基材，该复合材料包括硬质组成材料的颗粒和胶结剂材料。该基材包括在其上含有经除去一部分胶结剂材料而产生的空隙，所说部分的胶结剂材料通过用至少适宜的蚀刻气和第二气的共存流与所说的表面部分接触而除去。第二气在蚀刻胶结剂材料期间必须不能与所说的基材反应或与除去的胶结剂材料反应或不改变所说基材的氧化状态。涂料可粘附到所说基材的蚀刻表面部分的至少一部分上，且至少一部分涂料沉积在至少一部分位于蚀刻表面上的空隙中。本专利技术方法的应用实例包括耐磨切削内插件、冲模、冲床和如下面所述用途中所用的其它部件的制造和处理，这些用途的例子为压印机、冲床、穿线机、切断装置、磨碎设备、车削装置、搪床、和其它金属离去操作；采矿和采油，包括深井用的采矿钻头、煤的搪式开矿机(coal boring miners)、三锥钻头、敲击钻头、公路龙门刨床和其它类似用途；木工用途，包括锯解、平刨、布线和其它木工用途；绘图仪、镙钉头镦锻机、反挤出机，包括这些用途中所用的冲床和冲模的制造和处理，棒磨轧辊机、和高腐蚀环境。本专利技术的特殊应用的实例是制造和处理由含铁、镍、铜和/或钴的钨基合金构成的部件。这些部件包括例如，航空器锤(aircraft weights)、电的接触点和电极。通过本专利技术的下述详细介绍，可理解本专利技术的前述细节和优点。在实施本专利技术时，还可理解本专利技术的其它细节和优点。附图简述参照附图可更好理解本专利技术的特征和优点，其中附图说明图1为由SD-5材料组成的用本专利技术方法涂有耐磨MT研磨(中等温度研磨和车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从基材表面除去一部分胶结剂相的方法，该基材包括与胶结剂相结合在一起的至少第一相的粒子，该方法包括通过含蚀刻气和第二气的气流与所说的表面接触一段可除去所说胶结剂相的所说部分的时间，来蚀刻所说基材的所说表面，所说的第二气包括一种或多种在所说的蚀刻期间不与所说的基材或所说的部分反应且不改变所说基材的氧化状态的气体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊V利夫伦兹，约翰博斯特，
申请(专利权)人：TDY工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]