CN104789937A - 一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，首先将衬底经化学处理后，然后将衬底直接置于CVD设备反应室中用CVD气相沉积方法，经过0.5h的形核与6~7h的生长过程，以气体流量300~400毫升/分的H2来刻蚀石墨或抑制石墨生长，以5~10%的气体流量的丙酮、甲醇混合物为碳源，两者比例为1:1，在模具内孔表面沉积一层金刚石薄膜，在生长过程结束前1~3h在反应气体中添加50~60%气体流量Ar掺杂。本发明沉积方法生长的金刚石薄膜内层为微米级薄膜，颗粒粗糙，结合力强，而外层经掺杂反应为纳米级颗粒，则颗粒细微，硬度高便于抛光加工。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石涂层制作领域，尤其涉及纳米级金刚石涂层制作。
背景技术
目前利用化学气相沉积方法，在含钴量小于8%的碳化钨拉丝模具内孔表面作微米级涂层已基本成熟。由于CVD方法生长的金刚石薄膜的性质近似于天然单晶金刚石，硬度相当之高，故在拉丝行业中受到广大用户的表睐。众所周知要得到光滑表面与模具内孔的光洁度粗糙度有着密不可分的关系，粗糙度越小光洁度越高的模具内孔在拔制过程中阻力将越小，拉拔出的产品表面就越光滑。特别是电缆行业紧压铝导体绞合工艺中，光洁度越低的模具，绞合成的导体表面毛刺越多，易出现击穿现象且在紧压绞合过程中会产生大量的铝屑，所以提高模具内孔表面光洁度对提高整体模具质量显得尢为重要。由于目前化学气相沉积工艺生长的金刚石薄膜均为微米级膜层，出于表面颗粒较大的大原因，加上膜层硬度非常之高，模具抛光上存在极大的困难，也难到抛光至光洁度如镜面状态的模具内孔表面。
中国专利公告号CN102586777A，公开了一种基于微 / 纳米金刚石过渡层的立方氮化硼涂层刀具的制备方法，该方法主要步骤是 ：硬质合金衬底预处理 ；钽丝预处理 ；将衬底放入热丝法化学气相沉积设备中通过改变工艺参数，分别沉积微米级金刚石和纳米级金刚石 ；将沉积好的薄膜置于射频磁控溅射设备中用 Ar 离子进行预溅射处理 ；以 hBN 为靶材，在 Ar 气和 N 2 气气氛中以微 / 纳米金刚石为过渡层沉积立方氮化硼涂层。该种方法虽然也采用Ar 离子进行溅射处理，但其应用于刀具沉积立方氮化硼，并且其Ar 离子进行溅射处理在金刚石薄膜沉积结束后，并不以沉积纳米级金刚石为目的，两者不存在技术启示，并且无法克服现在技术存在的模具内孔抛光难度大的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种工艺简单，只需通过物理摩擦抛光方法就可以达到光洁度如镜面状态的内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，首先将衬底经化学处理后，然后将衬底直接置于CVD设备反应室中用CVD气相沉积方法，以气体流量300~400毫升/分的H2来刻蚀石墨或抑制石墨生长，以5~10%的气体流量的丙酮、甲醇混合物为碳源，两者比例为1:1，经过0.5h的形核与6~7h的生长过程，在模具内孔表面沉积一层金刚石薄膜，其特征在于在生长过程结束前1~3h在反应气体中添加50~60%气体流量Ar掺杂。
作为优选，热丝为钽丝。
作为优选，衬底为含钴量8%以下的碳化物合金。
作为优选，CVD设备反应室气压为3~8Kp，通过热丝周围2200-2300℃热量产生一个等离子空间。
作为优选，在热丝与模具内孔之间施加50-100V的直流偏压，从而形成直流放电1~5A的电流，使模具内孔成为一个强等离子空间。
本发明有益效果：本发明通过在生长过程的最后几小时通入Ar气，使其在内层金刚石薄膜上再积层纳米级的金刚石薄膜，硬度高，使表面颗粒细微，便于抛光加工，并且工艺简单，适宜产业化应用。
具体实施方式
实施例1：一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，首先将衬底经化学处理后，然后将衬底直接置于CVD设备反应室中用CVD气相沉积方法，将钽丝穿于衬底内孔内，衬底为含钴量8%以下的碳化物合金，将CVD设备反应室气压设置为3~8Kp，通过热丝周围2200-2300℃热量产生一个等离子空间，以气体流量300~400毫升/分的H2来刻蚀石墨或抑制石墨生长，以5~10%的气体流量的丙酮、甲醇混合物为碳源，两者比例为1:1，经过0.5h的形核与5h的生长过程，在模具内孔表面沉积第一层微米级金刚石薄膜，在生长过程结束前1~3h在反应气体中添加50~60%气体流量Ar掺杂。
实施例2：参照实施例1，在热丝与衬底内孔之间施加50~100V的直流偏压，从而形成直流放电1~5A的电流，使衬底内孔成为一个强等离子空间，使模具内孔成为一个强等离子空间，加速了金刚石薄膜的生长速度。
Claims (5)
1.一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，首先将衬底经化学处理后，然后将衬底直接置于CVD设备反应室中用CVD气相沉积方法，经过0.5h的形核与6~7h的生长过程，以气体流量300~400毫升/分的H2来刻蚀石墨或抑制石墨生长，以5~10%的气体流量的丙酮、甲醇混合物为碳源，两者比例为1:1，在模具内孔表面沉积一层金刚石薄膜，其特征在于在生长过程结束前1~3h在反应气体中添加50~60%气体流量Ar掺杂。
2.根据权利要求1所述的一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，其特征在于热丝为钽丝。
3.根据权利要求1所述的一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，其特征在于衬底为含钴量8%以下的碳化物合金。
4.根据权利要求1所述的一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，其特征在于CVD设备反应室气压为3~8Kp，通过热丝周围2200-2300℃热量产生一个等离子空间。
5.根据权利要求1所述的一种内孔表面纳米级金刚石涂层拉丝模具的制作方法，其特征在于在热丝与模具内孔之间施加50-100V的直流偏压，从而形成直流放电1~5A的电流，使模具内孔成为一个强等离子空间。
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