CN109698116A - 一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金刚石复合涂层刀具硅片制备方法技术领域，具体为一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，包括以下步骤：步骤1将刀具放入腐蚀液体中机械能化学处理；步骤2将刀具放入CVD设备反应室内，调节温度；步骤3合成气体，控制气压；步骤4产生形核和生长。本发明该纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法通过加热热丝保持较高，从而激发氢气和甲烷反应，形成氢原子与碳原子，促进了氢气和甲烷的反应。通过反应气压的升高，促进原子平均自由移动，原子间的碰撞自由程度减少，在刀具硅片表面沉积一层均匀的纳米金刚石复合涂层，从而提高抗弯强度与断裂韧性，其硬度则与CBN相当，刀具寿命可提高两倍，解决了涂层掉膜、涂层过厚成微米级的问题。

Description

一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石复合涂层刀具硅片制备方法技术领域，具体为一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法。
背景技术
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而制备的。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了基体的磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性。
目前CVD金刚石涂层刀具硅片比较成熟，但是还存在技术上的缺陷，涂层掉膜、涂层过厚成微米级，因此市场急需研制一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法来帮助人们解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，以解决上述背景技术中提出的涂层掉膜、涂层过厚成微米级的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将硬质合金材质的刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理，形成稳定的化学物质；
步骤2、将刀具放置于CVD设备反应室内，加热热丝功率，使刀具周围温度为1600℃；
步骤3、在CVD设备反应室内接入气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷混合气体，让CVD设备内反应气压为5.0-0.125KPa；
步骤4、经过15分钟形核与4小时的生长过程，在刀具表面沉积一层纳米金刚石薄膜。
所述步骤1中刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理具体为：
步骤1-1工作人员握住刀具的一端，将刀具覆膜部分的边缘用笔标注出来，便于作为参照；
步骤1-2将刀具覆膜部分放入腐蚀性的液体中，深度为标注位置。
所述步骤2中启动加热热丝功率具体为：
步骤2-1将处理过的刀具放入CVD设备反应室中，
步骤2-2将加热温度设置至1600℃。
所述步骤3中接入气体具体为：
步骤3-1将气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷进行混合；
步骤3-2将混合后的气体导入CVD设备反应室内；
步骤3-3通过控制气体的流量从而调节反应气压。
所述步骤4中经过15分钟形核与4小时的生长过程具体为：
步骤4-1通过加热热丝激发气体反应，形成氢原子与碳原子；
步骤4-2通过反应气压升高，氢原子与碳原子平均自由移动，原子间的碰撞自由程度减少，形成纳米金刚石复合涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法通过加热热丝保持较高，从而激发氢气和甲烷反应，形成氢原子与碳原子，促进了氢气和甲烷的反应。通过反应气压的升高，促进原子平均自由移动，原子间的碰撞自由程度减少，通过氢气甲烷反应气压形核、生长等几小时，在刀具硅片表面沉积一层均匀的纳米金刚石复合涂层，从而提高抗弯强度与断裂韧性，其硬度则与CBN相当，刀具寿命可提高两倍，解决了涂层掉膜、涂层过厚成微米级的问题。
2.该纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法采用通过CVD气相法沉积的方法涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。可以控制涂层的密度和涂层纯度。绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构，便于控制和操作。
附图说明
图1为本发明提出的一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法步骤流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将硬质合金材质的刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理，形成稳定的化学物质；
步骤2、将刀具放置于CVD设备反应室内，加热热丝功率，使刀具周围温度为1600℃；
步骤3、在CVD设备反应室内接入气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷混合气体，让CVD设备内反应气压为5.0-0.125KPa；
步骤4、经过15分钟形核与4小时的生长过程，在刀具表面沉积一层纳米金刚石薄膜。
所述步骤1中刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理具体为：
步骤1-1工作人员握住刀具的一端，将刀具覆膜部分的边缘用笔标注出来，便于作为参照；
步骤1-2将刀具覆膜部分放入腐蚀性的液体中，深度为标注位置。
所述步骤2中启动加热热丝功率具体为：
步骤2-1将处理过的刀具放入CVD设备反应室中，
步骤2-2将加热温度设置至1600℃。
所述步骤3中接入气体具体为：
步骤3-1将气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷进行混合；
步骤3-2将混合后的气体导入CVD设备反应室内；
步骤3-3通过控制气体的流量从而调节反应气压。
所述步骤4中经过15分钟形核与4小时的生长过程具体为：
步骤4-1通过加热热丝激发气体反应，形成氢原子与碳原子；
步骤4-2通过反应气压升高，氢原子与碳原子平均自由移动，原子间的碰撞自由程度减少，形成纳米金刚石复合涂层。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将硬质合金材质的刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理，形成稳定的化学物质；
步骤2、将刀具放置于CVD设备反应室内，加热热丝功率，使刀具周围温度为1600℃；
步骤3、在CVD设备反应室内接入气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷混合气体，让CVD设备内反应气压为5.0-0.125KPa；
步骤4、经过15分钟形核与4小时的生长过程，在刀具表面沉积一层纳米金刚石薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，其特征在于，所述步骤1中刀具放入腐蚀性的液体中进行化学处理具体为：
步骤1-1工作人员握住刀具的一端，将刀具覆膜部分的边缘用笔标注出来，便于作为参照；
步骤1-2将刀具覆膜部分放入腐蚀性的液体中，深度为标注位置。
3.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，其特征在于，所述步骤2中启动加热热丝功率具体为：
步骤2-1将处理过的刀具放入CVD设备反应室中，
步骤2-2将加热温度设置至1600℃。
4.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，其特征在于，所述步骤3中接入气体具体为：
步骤3-1将气体流量为100-200ml的氢气和50ml的甲烷进行混合；
步骤3-2将混合后的气体导入CVD设备反应室内；
步骤3-3通过控制气体的流量从而调节反应气压。
5.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石复合涂层刀具硅片制备方法，其特征在于，所述步骤4中经过15分钟形核与4小时的生长过程具体为：
步骤4-1通过加热热丝激发气体反应，形成氢原子与碳原子；
步骤4-2通过反应气压升高，氢原子与碳原子平均自由移动，原子间的碰撞自由程度减少，形成纳米金刚石复合涂层。
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