一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒及其制备方法；属于金刚石颗粒表面改性技术领域。


背景技术：

2.传统金属合金是由不同元素组成的混合物，其中少数种类原子在低于极限溶解度时倾向于随机分布，或者在高于极限溶解度时析出形成第二相粒子。多主元合金的概念扩展了这一观点，因为它们通常是金属元素等原子混合物的单相固态体。三元体系通常称为中熵合金(mea)，四元或五元体系称为高熵合金(hea)。中/高熵合金镀层以其独特的优势，在很多领域中均匀应用；关于中/高熵合金镀层的制备方法包括ps-pvd、pvd、cvd等；如专利cn11058008a中就采用ps-pvd的工艺在镍基高温合金和不锈钢上制备出了高熵合金涂层；专利us10247864b2公开了一种涂覆在工件表面上的多膜结构。所述多膜结构通过使至少两层的高熵材料膜和至少一层的非高熵材料膜彼此堆叠而形成。另外，该多膜结构还可以通过使至少一层的第一高熵材料膜和至少一层的第二非高熵材料膜相互堆叠而形成。其采用的工艺为pvd和/或cvd；但其并未明确工件的具体材质。
3.金刚石以其独特的物理化学性能在耐磨材料中有着广阔的应用，尤其是镀覆后的金刚石。传统金刚石镀覆工艺主要有化学镀与电镀。化学镀的原理是利用还原剂使溶液中的金属离子有选择地在具有催化活性的表面上还原析出金属镀层。典型的金刚石化学镀处理包括化学镀ni、cu等金属单质，其中ni是最常见的金刚石化学镀金属单质。但镀液中由于金属离子与还原剂同时存在，处于热力学不稳定的状态，即镀液的稳定性较差，并且化学镀速度较慢，镀液化学性质不好控制，因此只适合镀覆金属单质。电镀的原理是镀液中的金属离子在外电场的作用下，经电极反应还原成金属原子，并在阴极上进行金属沉积。但沉积的颗粒较大，表面粗糙度非常高，沉积薄膜的范围比较局限，只适合沉积单质金属涂层。在金刚石表面镀覆单质金属，存在传统单质涂层高温下失效导致石墨化且功能结构单一的技术问题。但到目前为止；还未见在金刚石颗粒表面镀覆中/高熵合金的相关报道。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，首次尝试了利用pvd技术在金刚石颗粒表面制备出了中/高熵合金镀覆层；并通过工艺的优化，得到性能优异的金刚石颗粒@高熵合金。
5.本发明所开发的工艺中，原料金刚石的组织并未发生改变。
6.本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，其有内核和外包覆层组成；所述内核为金刚石，外包覆层为中熵合金或高熵合金。
7.本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，外包覆层的厚度为0.03-10微米。优选为0.05-8微米，进一步优选为1-5微米。
8.作为优选方案，本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，外包覆层含
有fe、co、cr、ni、al、cu、sn、nb中至少3种元素。
9.作为进一步的优选方案，本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，外包覆层为含有fe、co、cr、ni、al、cu、sn、nb中至少4种元素的高熵合金。
10.本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；包括如下步骤：
11.步骤一中/高熵合金靶材的制备
12.按设计组分制备出中/高熵合金靶材；
13.步骤二金刚石的镀前处理
14.将金刚石颗粒应去离子水清洗干净后，置于保护气氛中在350-400℃进行高温处理；高温处理后于真空条件下于280-320℃保温2-4小时；然后进行离子源处理；得到预镀金刚石；
15.步骤三
16.以中/高熵合金靶材为镀覆层原料，以处理后的金刚石为处理对象，在金刚石滚动和/或上下震动的情况下，于700-900℃在预镀金刚石单晶表面沉积镀覆层。
17.本发明一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；金刚石呈颗粒状，其粒径为100-550微米、优选为250-500微米、进一步优选为300-450微米。
18.作为优选，所述金刚石为金刚石单晶，当然破碎的金刚石也可以用于本发明。
19.本发明一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；中/高熵合金靶材的制备包括：首先按中/高熵合金靶材的设计组分，配取元素粉，按照设计组分进行配比混合，利用熔炼铸造制备高熵合金锭，然后通过气雾化将合金锭制备合金粉末。将高熵合金粉末通过热等静压工艺将高熵合金块体进一步致密化，随炉冷却获得高熵合金靶材。作为优选，各元素粉的纯度均大于99.9％。
20.本发明一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；中/高熵合金靶材的制备包括：
21.1.原材料的选择与配比：选用纯度大于99.9％的单质原料，按照设定比例进行混合，获得合金原料。
22.2.合金熔炼：在非自耗真空熔炼炉中，对混合后的合金原料进行熔炼处理，熔炼过程在0.5-1.2个大气压氩气氛围中进行，熔炼电流为220-260a、优选为245-255a，处理次数5-8次，获得合金铸锭；
23.3.合金粉末制备：在气雾化设备中将合金锭加工为合金粉末。
24.4.热等静压：将高熵合金粉末放入热等静压包套中，置于热等静压炉中进一步处理，热等静压在温度950-1100℃，保温时间2-2.5小时，压力130-170mpa的条件下进行。然后冷却到300℃以下，完全卸载设备压力，随后对制品进行脱模，对获得的全致密高熵合金靶坯料进行机加工处理，加工完毕后进行清洗、烘干，得到尺寸、质量符合设计要求的高熵合金靶材成品。
25.本发明一种具有多主元合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；金刚石单晶的镀前处理具体为：
26.(1)去离子水超声波处理10-25分钟/次，共计3-5次；频率为18-36hz。离子水超声波处理的目的是去除金刚石单晶表面附着微小杂质颗粒；
27.(2)去离子水超声波处理后进行高纯氩气氛保护热处理，高纯氩气氛保护热处理
的温度为350-400℃，次数为1-3次；高纯氩气氛保护热处理的目的是烘干过程中防止金刚石表面微氧化；
28.(3)高纯氩气氛保护热处理后在真空条件下，于280-320℃保温2-4小时；真空保温的目的是防止金刚石经超声处理、高温氩气保护处理后再次污染；所述真空条件的真空度小于5*10-4
pa。在本发明中于真空条件下在280-320℃保温2-4小时，其目的在于尽可能的脱除吸附在金刚石表面的气体。
29.(4)真空热处理后，进行离子源处理，离子源处理时，控制电压3-5kv、单次处理时间为8-15分钟，共计4-6次。
30.在本发明中高纯氩气氛保护热处理、真空高温处理、离子源处理的配合在尽可能去除金刚石表面的杂物和污染物的同时，尽可能的在金刚石表面提供均匀的活性位点，这为后面得到均匀的中/高熵合金镀覆层提供必要条件。
31.在技术探索过程中发现，高纯氩气氛保护热处理、真空高温处理、离子源处理任意一个步骤处理不到位，均会影响产品镀层的均匀性以及镀层和金刚石的结合强度。
32.本发明一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；所述磁控溅射沉积工艺具体包括：
33.(1)将处理后的金刚石单晶置于真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以高熵合金作为靶材，控制金刚石与靶材之间的距离为50-100mm；
34.(2)盖上真空腔盖，开启磁控溅射设备，真空腔抽真空至小于5*10-4
pa；
35.(3)向真空腔内通入纯度为99.99％的氩气，流量为150-300sccm，腔内真空度保持在1*10-3-5*10-3
pa；
36.(4)打开源极电源和阴极单元，控制电流为0.8-1.5a，电压为400-600v，将金刚石单晶的温度升至100-700℃、优选为400-600℃，金属化处理时间为600-3600s，溅射速率为0.02-0.08nm/min。溅射时，金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动状态。
37.(5)磁控溅射镀高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气。打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象。
38.本发明还尝试了离子束法、真空微蒸发镀等工艺，但发现均不适用于本发明。
39.本发明一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；将镀好高熵合金的金刚石放入管式炉中进行退火处理，真空度为5*10-4-6*10-4
pa，退火温度为700-1000℃，保温时间为1000-7200s，随炉冷却后取出。
40.经优化后，本发明一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；磁控溅射所得磨粒中，镀层和金刚石颗粒的界面结合强度大于等于12n。经高温退火处理后，镀层和金刚石颗粒的界面结合强度大于等于14n。
41.原理和优势
42.本发明首次利用适当参数的pvd技术在金刚石颗粒表面制备出了中/高熵合金镀覆层并得到性能优异的金刚石颗粒表面均匀包覆多主元合金的粉体材料。
43.本发明，在采用pvd沉积中/高熵合金镀覆层时，将温度控制在100-700℃、优选为400-600℃，在此温度下既能保证中/高熵合金的顺利均匀沉积也能保证不会改变金刚石的组织。
44.本发明中采用磁控溅射沉积工艺时采用合金靶；合金靶共溅具有无明显择优溅射
效应，能够获得完全非晶态组织的薄膜的优点(如果采用多靶共溅，该技术所获得的非晶态组织薄膜存在一定的成分区间，当溅射速率提高到某一特定值时导致非晶态组织析出结晶相)。
附图说明
45.附图1为实施例1所得金刚石/fecocrni高熵合金超硬材料磨粒的组织形貌及其成分分布图；
46.附图2为为实施例1所得退火处理后的金刚石/fecocrni高熵合金超硬材料磨粒表面组织及其成分分布图。
具体实施方式
47.实施例1：高熵合金/金刚石超硬材料磨粒(基体为fecocrni高熵合金)的磁控溅射镀膜的具体操作步骤如下：
48.通过熔炼铸造法和粉末冶金相结合，首先选择高纯(大于99.9％)的fe、co、cr、ni等原料，按照原子等摩尔比比例进行配比混合，利用熔炼铸造制备高熵合金锭，然后通过气雾化将合金锭制备合金粉末(粒径为15-150微米)。将高熵合金粉末通过压制、烧结制备高熵合金块体，后利用热等静压工艺将高熵合金块体进一步致密化，随炉冷却获得高熵合金靶材(密度为8.17g/cm3、致密度大于99％)；将金刚石单晶进行镀前处理，包括超声波清洗(频率25hz、时间20分钟)和高纯氩气氛保护热处理(温度350℃、时间3h)、高温真空处理(高纯氩气氛保护热处理后在真空条件下，于300℃保温3小时；所述真空条件的真空度小于5*10-4
pa)、离子源热处理(电压4kv、单次时间10分钟、次数5次)；将金刚石单晶(粒径为300-450μm)置于hhmck-1000型真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以fecocrni高熵合金作为靶材，靶材尺寸为控制金刚石单晶与靶材之间的距离为75mm；待真空磁控溅射设备的真空腔体抽真空至5*10-4
pa以下时，通入氩气作为保护气体，其流量为200sccm，调节炉内压力为3*10-3
pa；打开源极电源和阴极电源，控制电流为1.2，电压为500v，同时打开超声装置，使得金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动的状态，将金刚石单晶的温度升至500℃，金属化处理时间为2400s，溅射速率为0.05nm/min，均匀度由功率控制之后随炉冷却；磁控溅射镀fecocrnimn高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气；打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象；(此时半成品中，镀层和金刚石的界面结合强度略微大于12.5n)将镀好高熵合金的金刚石单晶放入管式炉中进行退火处理，真空度为5*10-4
pa-6*10-4
pa，退火温度为1000℃，保温时间为4800s，随炉冷却后取出；最后在粗化后的金刚石单晶表面上形成厚度为0.03-10μm的金属化涂层，即得成品。成品的界面结合强度略微大于15.1n。
49.图1与图2分别为金刚石/fecocrni高熵合金超硬材料磨粒组织形貌及其成分分布图与经过1000℃-20min退火处理后的金刚石/fecocrni高熵合金超硬材料磨粒表面组织及其成分分布图。
50.本发明所制备的高熵合金/金刚石超硬材料磨粒表面存在大量岛状结构，成分均匀分布。截面组织分层清晰，成分分布基本均匀；
51.表1统计了采用不同技术制备不同金属基体金刚石薄膜的界面结合力。由表可知
不同技术制备的金刚石薄膜结合力集中在3.4n-8.2n，其中磁控技术制备的钢基金刚石薄膜结合力最高，达到8.2n，而本专利采用磁控技术制备的fecocrni/金刚石超硬材料磨粒结合力略微大于12.5n。
52.表1不同技术制备金刚石复合材料在不同金属基体上的界面结合力
[0053][0054][0055]
实施例2：高熵合金/金刚石超硬材料磨粒(基体为fecocrnimn高熵合金)的磁控溅射镀膜的具体操作步骤如下：
[0056]
通过熔炼铸造法和粉末冶金相结合，首先选择高纯(大于99.9％)的fe、co、cr、ni、mn原料，按照原子等摩尔比比例进行配比混合，利用熔炼铸造制备高熵合金锭，然后通过气雾化将合金锭制备合金粉末(粒径为15-150微米)。将高熵合金粉末通过压制、烧结制备高熵合金块体，后利用热等静压工艺将高熵合金块体进一步致密化，随炉冷却获得高熵合金靶材(密度为7.99g/cm3、致密度大于99％)；将金刚石单晶进行镀前处理，包括超声波清洗(频率25hz、时间20分钟)和高纯氩气氛保护热处理(温度290℃、时间3h)、离子源热处理(电压4kv、单次时间12分钟、次数4次)；将金刚石单晶(粒径为300-450μm)置于hhmck-1000型真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以fecocrnimn高熵合金作为靶材，靶材尺寸为控制金刚石单晶与靶材之间的距离为80mm；待真空磁控溅射设备的真空腔体抽真空至5*10-4
pa以下时，通入氩气作为保护气体，其流量为250sccm，调节炉内压力为3*10-3
pa；打开源极电源和阴极电源，控制电流为1.2，电压为500v，同时打开超声装置，使得金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动的状态，将金刚石单晶的温度升至400-600℃，金属化处理时间为2700s，溅射速率为0.05nm/min，均匀度由功率控制之后随炉冷却；磁控溅射镀fecocrnimn高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气；打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象；(此时半成品(即样品)中，镀层和金刚石的界面结合强度为10.2n)将镀好高熵合金的金刚石单晶放入管式炉中进行退火处理，真空度为5*10-4
pa-6*10-4
pa，退火温度为800℃，保温时间为4800s，随炉冷却后取出；最后在粗化后的金刚石单晶表面上形成厚度为0.1-10μm的金属化涂层，即得成品。成品的
界面结合强度约为12.5n。
[0057]
实施例3：高熵合金/金刚石超硬材料磨粒(基体为fecocrnial高熵合金)的磁控溅射镀膜的具体操作步骤如下：
[0058]
通过熔炼铸造法和粉末冶金相结合，首先选择高纯(大于99.9％)的fe、co、cr、ni、al原料，按照原子等摩尔比比例进行配比混合，利用熔炼铸造制备高熵合金锭，然后通过气雾化将合金锭制备合金粉末(粒径为15-150微米)。将高熵合金粉末通过压制、烧结制备高熵合金块体，后利用热等静压工艺将高熵合金块体进一步致密化，随炉冷却获得高熵合金靶材(密度为6.68g/cm3、致密度大于99％)；将金刚石单晶进行镀前处理，包括超声波清洗(频率27hz、时间20分钟)和高纯氩气氛保护热处理(温度300℃、时间2.5h)、离子源热处理(电压4kv、单次时间10分钟、次数5次)；将金刚石单晶(粒径为300-450μm)置于hhmck-1000型真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以fecocrni高熵合金作为靶材，靶材尺寸为控制金刚石单晶与靶材之间的距离为70mm；待真空磁控溅射设备的真空腔体抽真空至5*10-4
pa以下时，通入氩气作为保护气体，其流量为200sccm，调节炉内压力为3*10-3
pa；打开源极电源和阴极电源，控制电流为1.2，电压为520v，同时打开超声装置，使得金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动的状态，将金刚石单晶的温度升至450℃，金属化处理时间为1500s，溅射速率为0.05nm/min，均匀度由功率控制之后随炉冷却；磁控溅射镀fecocrnial高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气；打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象(此时半成品(即样品)中，镀层和金刚石的界面结合强度约为9.7n)；将镀好高熵合金的金刚石单晶放入管式炉中进行退火处理，真空度为5*10-4
pa-6*10-4
pa，退火温度为700℃，保温时间为3600s，随炉冷却后取出；最后在粗化后的金刚石单晶表面上形成厚度为0.1-5μm的金属化涂层，即得成品。成品的界面结合强度约为12.6n。
[0059]
对比例1：高熵合金/金刚石超硬材料磨粒(基体为fecocrni高熵合金)的磁控溅射镀膜的具体操作步骤如下：
[0060]
通过熔炼铸造法和粉末冶金相结合，首先选择原子等摩尔比比例的高纯(大于99.9％)的fe、co、cr、ni等原料，利用熔炼铸造制备金属锭，然后通过气雾化将金属锭制备fe、co、cr、ni单质粉末。将fe、co、cr、ni单质粉末通过压制、烧结制备金属块体，后利用热等静压工艺将金属块体进一步致密化，随炉冷却获得fe、co、cr、ni单质靶材；将金刚石单晶进行镀前处理，包括超声波清洗和高纯氩气氛保护热处理、离子源热处理(对应的条件和实施例1一致)；将金刚石单晶(粒径为100-550μm)置于hhmck-1000型真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以高纯fe、co、cr、ni单质金属为靶材(大于99.9％)，同时溅射fe、co、cr、ni单质金属，靶材尺寸为控制金刚石单晶与靶材之间的距离为75mm；待真空磁控溅射设备的真空腔体抽真空至5*10-4
pa以下时，通入氩气作为保护气体，其流量为350sccm，调节炉内压力为3*10-3
pa；打开源极电源和阴极电源，控制电流为1a，电压为700v，同时打开超声装置，使得金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动的状态，将金刚石单晶的温度升至700-900℃，金属化处理时间为1800s，溅射速率为0.05nm/min，均匀度由功率控制之后随炉冷却；磁控溅射镀fecocrni高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气；打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象(此时半成品(即样品)中，镀层和金刚石的界面结合强度为8.9n)；将镀好高熵合金的金刚石单晶放入管式炉
中进行退火处理，真空度为5*10-4-6*10-4
pa，退火温度为700℃，保温时间为1800s，随炉冷却后取出；最后在粗化后的金刚石单晶表面上形成厚度为0.01-1μm的金属化涂层，即得成品。成品的界面结合强度为7n。
[0061]
对比例2
[0062]
其他条件和实施例1一致，不同之处在于，镀覆时，金刚石颗粒处于静止状态；所得成品(即退火后的产品)上，镀层镀覆不均匀，除了某些部位几乎没有镀上镀层，且镀层与金刚石的结合力小于8.2n。
[0063]
对比例3
[0064]
其他条件和实施例1一致，金刚石预处理时未进行高温真空处理；所得成品(即退火后的产品)上，镀层厚度不均匀，镀层与金刚石的结合力小于10n。
[0065]
对比例4
[0066]
其他条件和实施例1一致，金刚石预处理过程中，高纯氩气氛保护热处理(温度300℃、时间3h)、高温真空处理(高纯氩气氛保护热处理后在真空条件下，于350℃保温3小时；所述真空条件的真空度小于5*10-4
pa)所得成品(即退火后的产品)上，镀层与金刚石的结合力小于12n。

技术特征：
1.一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，其特征在于：磨粒由内核和外包覆层组成；所述内核为金刚石，外包覆层为中熵合金或高熵合金，所述外包覆层均匀包覆在内核上。2.根据权利要求1所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，其特征在于：外包覆层的厚度为0.03-10微米。优选为0.05-8微米，进一步优选为1-5微米。3.根据权利要求1所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，其特征在于：外包覆层含有fe、co、cr、ni、al、cu、sn、nb中至少3种元素。4.根据权利要求3所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒，其特征在于：外包覆层为含有fe、co、cr、ni、al、cu、sn、nb中至少4种元素的高熵合金。5.一种如权利要求1-4任意一项具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；包括如下步骤：步骤一中/高熵合金靶材的制备按设计组分制备出中/高熵合金靶材；步骤二金刚石的镀前处理将金刚石颗粒应去离子水清洗干净后，置于保护气氛中在350-400℃进行高温处理；高温处理后于真空条件下于280-320℃保温2-4小时；然后进行离子源处理；得到预镀金刚石；步骤三以中/高熵合金靶材为镀覆层原料，以处理后的金刚石为处理对象，在金刚石滚动和/或上下震动的情况下，于700-900℃在预镀金刚石单晶表面沉积镀覆层。6.根据权利要求5所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；其特征在于：金刚石呈颗粒状，其粒径为20-550微米、优选为45-500微米、进一步优选为75-425微米。7.根据权利要求5所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；其特征在于：中/高熵合金靶材的制备包括：1.原材料的选择与配比：选用纯度大于99.9％的单质原料，按照设定比例进行混合，获得合金原料；2.合金熔炼：在非自耗真空熔炼炉中，对混合后的合金原料进行熔炼处理，熔炼过程在0.5-1.2个大气压氩气氛围中进行，熔炼电流为220-260a、优选为245-255a，处理次数5-8次，获得合金铸锭；3.合金粉末制备：在气雾化设备中将合金锭加工为合金粉末；4.热等静压：将高熵合金粉末放入热等静压包套中，置于热等静压炉中进一步处理，热等静压在温度950-1100℃，保温时间2-2.5小时，压力130-170mpa的条件下进行；然后冷却到300℃以下，完全卸载设备压力，随后对制品进行脱模，对获得的全致密高熵合金靶坯料进行机加工处理，加工完毕后进行清洗、烘干，得到尺寸、质量符合设计要求的高熵合金靶材成品。8.根据权利要求5所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；其特征在于：金刚石单晶的镀前处理具体为：(1)去离子水超声波处理10-25分钟/次，共计3-5次；频率为18-36hz；
(2)去离子水超声波处理后进行高纯氩气氛保护热处理，高纯氩气氛保护热处理的温度为350-400℃，次数为1-3次；(3)高纯氩气氛保护热处理后在真空条件下，于280-320℃保温2-4小时；所述真空条件的真空度小于5*10-4
pa；(4)真空热处理后，进行离子源处理，离子源处理时，控制电压3-5kv、单次处理时间为8-15分钟，共计4-6次。9.根据权利要求5所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；其特征在于：所述磁控溅射沉积工艺具体包括：(1)将处理后的金刚石单晶置于真空磁控溅射设备真空腔体内的基片台上，以高熵合金作为靶材，控制金刚石单晶与靶材之间的距离为50-100mm；(2)盖上真空腔盖，开启磁控溅射设备，真空腔抽真空至小于5*10-4
pa；(3)向真空腔内通入纯度为99.99％的氩气，流量为150-300sccm，腔内真空度保持在1*10-3-5*10-3
pa；(4)打开源极电源和阴极单元，控制电流为0.8-1.5a，电压为400-600v，将金刚石的温度升至100-700℃、优选为400-600℃，金属化处理时间为600-3600s，溅射速率为0.02-0.08nm/min；溅射时，金刚石颗粒处于滚动状态和/或上下震动状态；(5)磁控溅射镀高熵合金后，使腔体冷却一段时间，停止通入氩气。打开放气阀，待台面温度冷却至室温时取出样品，样品表面镀层均匀且无漏镀现象。10.根据权利要求5所述的一种具有中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒的制备方法；其特征在于：将镀好高熵合金的金刚石放入管式炉中进行退火处理，真空度为5*10-4-6*10-4
pa，退火温度为700-1000℃，保温时间为1000-7200s，随炉冷却后取出。

技术总结
本发明涉及一种具有多主元中/高熵合金镀覆层的超硬材料磨粒及其制备方法；属于金刚石颗粒表面改性技术领域。所述磨粒由内核和外包覆层组成；所述内核为金刚石，外包覆层为中熵合金或高熵合金，所述外包覆层均匀包覆在内核上。本发明首次尝试了利用PVD技术在金刚石颗粒表面制备出了中/高熵合金镀覆层；并通过工艺的优化，得到性能优异的超硬材料磨粒。经优化后，镀好高熵合金的金刚石单晶中，镀层和金刚石颗粒的界面结合强度大于等于12N；经高温退火处理后，镀层和金刚石颗粒的界面结合强度大于等于14N。大于等于14N。大于等于14N。


技术研发人员：张伟 郭松 刘咏 武玺旺 陈治强
受保护的技术使用者：河南黄河旋风股份有限公司
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/8/1