[發明專利]面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法

在審

• 申請號: 201811466051.8
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN111254409A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 羅天勇;付志強;李衛
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院;中國地質大學（北京）;廊坊西波爾鉆石技術有限公司
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;C23C16/27
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

1.面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：將超聲波清洗、熱電子增強氫/氬等離子體蝕刻純化處理和金剛石涂層熱絲化學氣相沉積結合起來，在石墨表面生長抗氫離子蝕刻的金剛石膜，該方法包括以下步驟：

(1)首先利用超聲波清洗技術去除石墨或低活化馬氏體鋼基材表面污染層；

(2)然后利用熱絲化學氣相沉積設備產生的氫/氬等離子體對石墨或低活化馬氏體鋼基材表面進行蝕刻純化處理；

(3)最后利用熱絲化學氣相沉積設備生長金剛石涂層。

2.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)之前采用熱絲化學氣相沉積工藝先沉積SiC過渡層；石墨選用高純石墨，低活化馬氏體鋼選用國內的CLF-1和CLAM，主要由Fe、Cr兩種元素組成，并添加了少量的V、Mn、W、Ta等元素，具體成分比例為(以下均為質量百分比)：Fe占85％以上，Cr在7－13％之間，V在0.1－0.3％之間，W在1.0－2.0％之間，Mn在0.1－0.6％之間，Ta在0.01－0.2％之間。

3.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)所需的氫/氬等離子體通過熱絲發射的熱電子與氬氣和氫氣的混合氣體碰撞產生，熱絲溫度范圍為1800-2500℃，氬氣和氫氣的混合氣體總壓范圍為0.1-10Pa，氬氣和氫氣的比例范圍為0.1-10。

4.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)操作時，熱絲放電電源的正極接熱絲，負極接工件臺，熱絲放電電源的輸出電壓范圍為20-300V。

5.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)操作時，基體溫度控制在800-2000℃。

6.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)操作時，通過進氣系統向真空室內同時通入氫氣和含碳氣體，含碳氣體可以是甲烷、乙炔、乙醇、丙酮和甲苯。

7.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)操作時，熱絲溫度范圍為1800-2500℃，氫氣和含碳氣體的混合氣體的總壓范圍為100-10000Pa，混合氣體的氫氣含量范圍為90-99.5％，含碳氣體含量范圍為0.5-10％。

8.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)和預制SiC過渡層操作時，熱絲放電電源的負極接熱絲，正極接工件臺，熱絲放電電源的輸出電壓范圍為10-300V。

9.如權利要求1所述的面向等離子體的金剛石膜第一壁制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)和和預制SiC過渡層操作時，基體溫度控制在600-1200℃。