[發明專利]利用掩膜版制備磨粒有序排布的金剛石磨料工具的方法

有效

• 申請號: 201810443806.6
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108527182B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 孫方宏;申笑天
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

1.一種利用掩膜版制備磨粒有序排布的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，包括如下步驟：

將基體經預處理后，在表面涂覆光刻膠，并在所述光刻膠的表面鋪設掩膜版；

在所述掩膜版的表面布設金剛石磨料，振動基體，使磨料進入掩膜版的分布孔中，所述金剛石磨料為40-170目金剛石微粉；

去除分布孔外的多余金剛石磨料，取下掩膜版，將粘有金剛石磨料的基體進行化學氣相沉積，形成金剛石涂層，得到金剛石磨料工具；

所述基體的材料為硬質合金或碳化硅陶瓷；

所述基體的材料為碳化硅陶瓷時，其預處理方法為：

將基體浸入Murakami溶液中超聲處理，以粗化碳化鎢，然后轉入混合酸中，以去除其表層的鈷元素，所述混合酸是濃度為37wt％的濃鹽酸和濃度為30wt％的雙氧水的混合物，其中，濃鹽酸和雙氧水的體積比為1:3；

所述基體的材料為硬質合金時，其預處理方法為：

將基體的表面用粒徑為15μm的金剛石微粉研磨后，用丙酮進行清洗。

2.如權利要求1所述的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，所述光刻膠的揮發溫度為不超過500℃。

3.如權利要求1所述的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，所述掩膜版的厚度等于金剛石磨料的平均高度，掩膜版的通孔直徑大于金剛石磨料的平均粒徑，且小于兩倍的金剛石磨料的平均粒徑。

4.如權利要求1所述的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，所述化學氣相沉積法為熱絲化學氣相法，以甲烷或丙酮為碳源。

5.如權利要求1所述的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，所述金剛石涂層的厚度為金剛石磨粒高度的20～30％，所述金剛石涂層的沉積速度為1μm/h。

6.如權利要求4所述的單層化學氣相沉積制備金剛石磨料工具的方法，其特征在于，

所述熱絲化學氣相沉積法的沉積參數為：

形核階段氫氣流量80～100mL/min，碳源/氫氣體積比為3:100，熱絲溫度為2100～2200℃，基體溫度為800～950℃，反應壓力為1600Pa，偏壓電流為5A，沉積時間為0.5h；

生長階段氫氣流量80～100mL/min，碳源/氫氣體積比為2:100，熱絲溫度為2100～2200℃，基體溫度為800～950℃，反應壓力為4000Pa，偏壓電流為3A，沉積時間為20～50h。