[發明專利]一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法

在審

• 申請號: 201811558521.3
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109698116A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 袁洋;殷世春
• 申請（專利權）人: 江蘇沃德賽模具科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 周舟

本發明涉及金剛石復合涂層刀具硅片制備方法技術領域，具體為一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法，包括以下步驟：步驟1將刀具放入腐蝕液體中機械能化學處理；步驟2將刀具放入CVD設備反應室內，調節溫度；步驟3合成氣體，控制氣壓；步驟4產生形核和生長。本發明該納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法通過加熱熱絲保持較高，從而激發氫氣和甲烷反應，形成氫原子與碳原子，促進了氫氣和甲烷的反應。通過反應氣壓的升高，促進原子平均自由移動，原子間的碰撞自由程度減少，在刀具硅片表面沉積一層均勻的納米金剛石復合涂層，從而提高抗彎強度與斷裂韌性，其硬度則與CBN相當，刀具壽命可提高兩倍，解決了涂層掉膜、涂層過厚成微米級的問題。

技術領域

本發明涉及金剛石復合涂層刀具硅片制備方法技術領域，具體為一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法。

背景技術

涂層刀具是在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼(HSS)基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物（也可涂覆在陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而制備的。涂層作為一個化學屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學反應，從而減少了基體的磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、摩擦系數小和熱導率低等特性。

目前CVD金剛石涂層刀具硅片比較成熟，但是還存在技術上的缺陷，涂層掉膜、涂層過厚成微米級，因此市場急需研制一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法來幫助人們解決現有的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法，以解決上述背景技術中提出的涂層掉膜、涂層過厚成微米級的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種納米金剛石復合涂層刀具硅片制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將硬質合金材質的刀具放入腐蝕性的液體中進行化學處理，形成穩定的化學物質；

步驟2、將刀具放置于CVD設備反應室內，加熱熱絲功率，使刀具周圍溫度為1600℃；

步驟3、在CVD設備反應室內接入氣體流量為100-200ml的氫氣和50ml的甲烷混合氣體，讓CVD設備內反應氣壓為5.0-0.125KPa；

步驟4、經過15分鐘形核與4小時的生長過程，在刀具表面沉積一層納米金剛石薄膜。

所述步驟1中刀具放入腐蝕性的液體中進行化學處理具體為：

步驟1-1工作人員握住刀具的一端，將刀具覆膜部分的邊緣用筆標注出來，便于作為參照；

步驟1-2將刀具覆膜部分放入腐蝕性的液體中，深度為標注位置。

所述步驟2中啟動加熱熱絲功率具體為：

步驟2-1將處理過的刀具放入CVD設備反應室中，

步驟2-2將加熱溫度設置至1600℃。

所述步驟3中接入氣體具體為：

步驟3-1將氣體流量為100-200ml的氫氣和50ml的甲烷進行混合；

步驟3-2將混合后的氣體導入CVD設備反應室內；

步驟3-3通過控制氣體的流量從而調節反應氣壓。

所述步驟4中經過15分鐘形核與4小時的生長過程具體為：

步驟4-1通過加熱熱絲激發氣體反應，形成氫原子與碳原子；

步驟4-2通過反應氣壓升高，氫原子與碳原子平均自由移動，原子間的碰撞自由程度減少，形成納米金剛石復合涂層。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：