[發明專利]一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法

在審

• 申請號: 202011504051.X
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112695293A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 簡小剛;胡吉博;彭薪穎;楊天
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/56;B22F3/14;C22C26/00;B22F1/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

1.一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備聚晶金剛石復合片基底；

(2)將化學氣相沉積裝置的反應腔室抽真空，通入由氫氣與甲烷組成的混合氣體，進行形核處理；

(3)將聚晶金剛石復合片基底放入反應腔室中，通入由氫氣、甲烷和二氧化碳組成的混合氣體，進行化學氣相沉積；

(4)沉積完成后，關閉甲烷與二氧化碳，保持氫氣流量不變，進行刻蝕處理，即得到低溫沉積有CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片。

2.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的聚晶金剛石復合片基底通過以下方法制備而成：取金剛石微粉與金屬合金混合，其中，金剛石微粉由粒度25～30目的微粒和粒度40～50目的微粒按照質量比1:1混合而成；金屬合金中的組分組成為：WC 54～58wt％，Co 3～7wt％，Cu 28～34wt％，Sn 5～15wt％，采用粉末冶金的方法在高溫高壓下燒結，即得到聚晶金剛石復合片基底。

3.根據權利要求2所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，金剛石微粉與金屬合金的質量比為4:1。

4.根據權利要求2所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，燒結過程具體為：在5GPa，1000～1200℃條件下進行燒結，保溫時間為5～15min，降溫到800℃出爐，空冷至室溫。

5.根據權利要求2所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，所用金剛石微粉的粒度為納米晶、亞微米晶、微米晶、細粒晶或粗粒晶的一種或者多種。

6.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，步驟(2)中，氫氣與甲烷的體積比為49:1；形核處理過程中，反應腔室內的氣壓為5kPa，微波頻率為2.45GHz，微波源的功率設定為1kW后開啟，形核時間為30min。

7.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，步驟(3)中，氫氣、甲烷和二氧化碳的流量之比為200：(5～7)：(4～6)。

8.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，步驟(3)中，沉積過程中：沉積氣壓為6～9kPa，微波功率為600～900W，沉積溫度為500-700℃，沉積時間為6-10h。

9.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，步驟(4)中，刻蝕過程的工藝條件具體為：氣壓為9～15kPa，微波功率為600～1000W，微波功率為600-1000W，刻蝕溫度為700-900℃，時間為5-15min。

10.根據權利要求1所述的一種低溫沉積CVD金剛石涂層的聚晶金剛石復合片的方法，其特征在于，CVD金剛石涂層的沉積厚度不小于0.01mm。