[發明專利]一種金剛石/金屬復合材料夾持桿及制備方法

有效

• 申請號: 201310566193.2
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103594306A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 于盛旺;申艷艷;高潔;寧來元;賀志勇;黑鴻君
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01J23/26
• 分類號: H01J23/26;H01J23/27;H01J9/24
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

1.一種金剛石/金屬復合材料夾持桿，其特征在于，包括三層，上下兩層為第一層CVD金剛石膜（3）和第二層CVD金剛石膜（7），中間為金屬層（6），所述的金屬層（6）為包覆著粒度大小相近、晶體取向一致的人造金剛石顆粒（5）的金屬層，其中金屬層中的金剛石顆粒（5）與第一層CVD金剛石膜（3）和第二層CVD金剛石膜（7）相互連接。

2.根據權利要求1所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿，其特征在于，所述的夾持桿形狀為矩形截面長條桿狀。

3.根據權利要求1或2所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿，其特征在于，所述的人造金剛石顆粒（5）主要是高溫高壓法生產的金剛石顆粒，所具晶體取向優選(100)。

4.根據權利要求1或2所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿，其特征在于，所述的金屬層元素為可以與金剛石形成良好結合強度的強碳化物金屬元素，包括Ti、W、Mo、Cr、Nb、Zr、Ta、Hf。

5.權利要求1所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）制備第一層金剛石膜：使用厚度為3～5mm硅圓片作為基片，用金剛石粉研磨其表面，然后用去離子水和丙酮分別超聲清洗，并用熱風吹干，再采用CVD方法在硅圓片上制備第一層金剛石膜并控制膜的厚度；

（2）制備金屬層：首先在第一層金剛石膜表面上均勻的擺放一層高溫高壓法生產的金剛石顆粒，然后采用雙輝等離子體滲金屬技術在金剛石膜表面制備一層金屬層；

（3）制備第二層金剛石膜：使用砂紙打磨金屬層表面致金剛石顆粒表面露出，再使用金剛石粉研磨金屬層表面、邊緣以及硅片邊緣，分別使用去離子水和丙酮溶液對復合片進行超聲清洗，并用熱風吹干，采用CVD方法在金屬層表面和邊緣以及硅圓片周邊制備第二層金剛石膜，控制膜的厚度；

（4）去硅基片處理：使用體積比為1:3的氫氟酸和硝酸混合溶液將硅基片腐蝕掉，以獲得金剛石/金屬復合材料圓片；

（5）切邊及拋光：使用激光切割方法將酸腐蝕后超出平面的部分切除，并將圓片進行雙面研磨和拋光；

（6）切割成型：使用激光切割方法將復合材料圓片切割成最終所需的夾持桿。

6.根據權利要求5所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿的制造方法，其特征在于，所述的CVD方法為直流電弧等離子體噴射CVD法或者微波等離子體CVD法。

7.根據權利要求5所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿的制造方法，其特征在于，步驟（1）中所述的用熱風吹干的硅圓片要放置在鉬模中，然后采用CVD方法在硅圓片上制備第一層金剛石膜后從鉬模中取出，放置在凹槽深度較深的另一鉬模中，然后制備金屬層。

8.根據權利要求5所述的金剛石/金屬復合材料夾持桿的制造方法，其特征在于，步驟（3）中所述的第二層CVD金剛石膜和第一層CVD金剛石膜相互連接，并將金屬層整體包裹起來。