[實用新型]一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料

有效

• 申請號: 202020363052.6
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN212025450U
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李衛
• 申請（專利權）人: 廊坊西波爾鉆石技術有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/52;C23C16/01
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料，包括基體和位于所述基體表層的生長層；所述生長層為多層結構，其中，包括相間設置的多個第一晶粒層和第二晶粒層；所述第一晶粒層的晶粒大小大于所述第二晶粒層的晶粒大小。本申請提供的CVD金剛石自支撐材料通過相間設置多個晶粒大小不同的晶粒層，使金剛石的斷面呈現細晶粒與粗晶粒交錯生長的多層結構，通過多層結構阻斷裂紋的延伸，從而提高抗沖擊性能和抗斷裂強度；通過細晶粒填補粗晶粒層的缺陷，而粗晶粒層又能保持材料的耐磨性，從而在不損失耐磨性的基礎上提高抗沖擊性能和抗斷裂強度。

技術領域

本實用新型涉及金剛石材料技術領域，尤其涉及一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料。

背景技術

化學氣相沉積(CVD)金剛石自支撐材料作為一種嶄新的工程材料，其應用日益廣泛。由于其可以從生長基體上取下，進而可用于加工成多種例如釬焊工具、涂層工具、散熱片、光學窗口等產品，越來越受到各行業研究人員的關注。

然而，除去制備和加工成本較高外，CVD金剛石自支撐材料獨特的力學性能仍然限制其在刀具、鉆頭等方面的應用和推廣。原因在于，通常的CVD金剛石自支撐材料厚度在0.1mm至3mm之間，斷面呈柱狀晶結構，晶粒大小逐漸變大，成核面最細，生長面最粗，這樣的結構容易導致材料的抗沖擊性能和抗斷裂強度較差。例如，該材料跟聚晶金剛石(PCD)材料相比，抗沖擊性能和抗斷裂強度相差較大，根本無法滿足高沖擊性、高應力等應用場景需求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料，以解決現有技術CVD金剛石自支撐材料抗沖擊性、抗斷裂強度差等問題。

本申請提供了一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料，包括基體和位于所述基體表層的生長層；

所述生長層為多層結構，其中，包括相間設置的多個第一晶粒層和第二晶粒層；所述第一晶粒層的晶粒大小大于所述第二晶粒層的晶粒大小。

可選的，所述第一晶粒層與第二晶粒層的厚度比值為10～5.5:1。

可選的，所述第一晶粒層采用第一生長參數的熱絲工藝制造，所述第一生長參數包括氫氣流量、甲烷流量、燈絲溫度、襯底溫度以及生長時長；所述第二晶粒層采用第二生長參數的熱絲工藝制造，所述第二生長參數包括流量改變參量、加入氣體參量以及時長改變參量。

可選的，所述氫氣流量為1000sccm，所述甲烷流量為40sccm，所述燈絲溫度為2200-2500℃，所述襯底溫度為750-850℃，所述生長時長為2小時；所述流量改變參量包括增加或減少氫氣流量或甲烷流量；所述加入氣體參量包括加入氬氣或氮氣；所述時長改變參量包括增加或減少生長時長。

可選的，所述生長層的厚度至少為1mm。

本申請提供的CVD金剛石自支撐材料通過相間設置多個晶粒大小不同的晶粒層，使金剛石的斷面呈現細晶粒與粗晶粒交錯生長的多層結構，通過多層結構阻斷裂紋的延伸，從而提高抗沖擊性能和抗斷裂強度；通過細晶粒填補粗晶粒層的缺陷，而粗晶粒層又能保持材料的耐磨性，從而在不損失耐磨性的基礎上提高抗沖擊性能和抗斷裂強度。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料的結構示意圖；

圖2為本申請提供的一種抗沖擊CVD金剛石自支撐材料的制造方法的流程圖。

具體實施方式