CN111218664A - 一种基于微波的人造钻石制备工艺 - Google Patents

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姚勇
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/277—Diamond only using other elements in the gas phase besides carbon and hydrogen; using other elements besides carbon, hydrogen and oxygen in case of use of combustion torches; using other elements besides carbon, hydrogen and inert gas in case of use of plasma jets

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Abstract

本发明公开了一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，步骤如下：S1:将钻石母片进行预处理后吹干待用；S2:将其放入CVD人钻钻石生长炉中，炉内抽真空；S3:通入CH4、H2的混合气体；S4:炉内压力控制在30～40KPa；S5：微波加热，调节加工刀具表面温度为800～900℃，沉积10～12h后形成金刚石涂层；S6：在CVD人钻钻石生长炉内通入N2，N2气流速率逐渐递增，直至CH4、H2、Ar的气流速率比20:100～300:5～300。本发明公开在CVD人钻钻石生长炉内通入N2(氮气)，不但能保证原有钻石的色泽与洁净度，并使其厚度能快速的增加几十倍，比一般的可以节约一半的时间，且能使钻石生长的更好，更快。

Description

一种基于微波的人造钻石制备工艺
技术领域
本发明涉及人造钻石的制备工艺的技术领域，尤其涉及一种基于 微波的人造钻石制备工艺。
背景技术
金刚石是在已知材料中最硬的物质、具有高的热导率和耐磨性， 使其广泛的应用于各种超硬刀具、散热以及其它领域。在珠宝领域， 钻石在做为纪念品，深受人民喜爱，是结婚表达爱情的首选礼物。但 是天然钻石又非常稀少，而且昂贵，人造钻石的出现弥补了这一缺 点。
目前,人造钻石大部份是采用高温高压法工艺制成。有专利报道 用骨灰、人体毛发作为固体碳源，采用高温高压工艺，生长具有纪 念意义的钻石。这种工艺都必须经过固体碳源的碳化，提取，再经 过高温高压，最后生长为人造钻石，工艺比较复杂。而且用骨灰作为 碳源，涉及到道德问题，难为被人们接受。且现有的方法不能保证 人造钻石的色泽与洁净度，且生产速度较慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以保证原有钻石的色泽与洁净度，并 使其厚度能快速的增加几十倍的微波的人造钻石制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于微波的人造钻石制备工艺，步骤如下：
S1:将钻石母片进行预处理后吹干待用；
S2:将其放入CVD人钻钻石生长炉中，炉内抽真空；
S3:通入CH4、H2的混合气体；
S4:炉内压力控制在30～40KPa；
S5：微波加热，调节加工刀具表面温度为800～900℃，沉积10～12h 后形成金刚石涂层；
S6：在CVD人钻钻石生长炉内通入N2，N2气流速率逐渐递增， 直至CH4、H2、Ar的气流速率比20:100～300:5～300。
优选地，所述步骤S3中按照CH4、H2气流速率比20:100-300， 通入CH4、H2的混合气体。
优选地，所述调节炉内压力为30～40KPa，保持CH4、H2气流速 率比不变。
优选地，所述步骤S6中维持CVD人钻钻石生长炉内压力为 30～40KPa，控制加工刀具表面的温度为800～900℃，并维持反应时间 380～400h。
优选地，所述N2的浓度低于10％。
优选地，所述N2的浓度低于5％。
本发明公开在CVD人钻钻石生长炉内通入N2(氮气)，不但能保 证原有钻石的色泽与洁净度，并使其厚度能快速的增加几十倍，比一 般的可以节约一半的时间，且能使钻石生长的更好，更快。
具体实施方式
本发明提供了一种基于微波的人造钻石制备工艺，步骤如下：
S1:将钻石母片进行预处理后吹干待用；
S2:将其放入CVD人钻钻石生长炉中，炉内抽真空；
S3:按照CH4、H2气流速率比20:100-300，通入CH4、H2的混 合气体；
S4:炉内压力控制在30～40KPa；
S5：微波加热，调节加工刀具表面温度为800～900℃，沉积10～12h 后形成金刚石涂层；
S6：调节炉内压力为30～40KPa，保持CH4、H2气流速率比不变。
S7：在CVD人钻钻石生长炉内通入N2，N2气流速率逐渐递增， 直至CH4、H2、Ar的气流速率比20:100～300:5～300，维持CVD人钻 钻石生长炉内压力为30～40KPa，控制加工刀具表面的温度为800～900 ℃，并维持反应时间380～400h。
本发明结果多次实验数据证明，当N2(氮气)浓度低于5％时,钻石 的生长速率提高幅度较大且生长质量良好。
当氮气浓度超过10％时,钻石的生长速率逐渐趋近于饱和,且非钻 石相不断增多,生长质量不断降低。
本发明公开在CVD人钻钻石生长炉内通入N2(氮气)，不但能保 证原有钻石的色泽与洁净度，并使其厚度能快速的增加几十倍，比一 般的可以节约一半的时间，且能使钻石生长的更好，更快。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件 必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为 指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由 此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或 者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，步骤如下：
S1:将钻石母片进行预处理后吹干待用；
S2:将其放入CVD人钻钻石生长炉中，炉内抽真空；
S3:通入CH4、H2的混合气体；
S4:炉内压力控制在30～40KPa；
S5：微波加热，调节加工刀具表面温度为800～900℃，沉积10～12h后形成金刚石涂层；
S6：在CVD人钻钻石生长炉内通入N2，N2气流速率逐渐递增，直至CH4、H2、Ar的气流速率比20:100～300:5～300。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中按照CH4、H2气流速率比20:100-300，通入CH4、H2的混合气体。
3.根据权利要求2所述的一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，所述调节炉内压力为30～40KPa，保持CH4、H2气流速率比不变。
4.根据权利要求1所述的一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，所述步骤S6中维持CVD人钻钻石生长炉内压力为30～40KPa，控制加工刀具表面的温度为800～900℃，并维持反应时间380～400h。
5.根据权利要求1所述的一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，所述N2的浓度低于10％。
6.根据权利要求1所述的一种基于微波的人造钻石制备工艺，其特征在于，所述N2的浓度低于5％。
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