[發明專利]帶有超硬沉積層的器件

無效

• 申請號: 85104959.1
• 申請日: 1985-06-27
• 公開（公告）號: CN1014805B
• 公開（公告）日: 1991-11-20
• 發明（設計）人: 赫伯特·沙克納;比諾·拉克思;克拉斯·格蘭·斯特扎姆伯格;安德斯·格斯塔·思林;海因茨·蒂普門
• 申請（專利權）人: 桑特拉德有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C14/14;C23C16/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳大建,全菁

本發明有關一種復合器件，該器件包括帶有由一層或者多層稠密的細粒金剛石層組成的表面沉積層的襯底，其中的金剛石微粒是相互直接接合起來的。沉積層的特點是硬度極高，這使該復合器件適合于作各種耐磨零件以及各種工具之用。該沉積層的特征還包括，其導熱性能極好，而且其電絕緣阻抗極高，這進而又使該復合器件能夠在電子工業上得到廣泛的應用，因為這種器件在電子元件里能夠導熱。

在早期，金剛石沉積層是在高溫和高壓下將金剛石粉末燒結到襯底上得到的。該方法的缺點是對襯底材料的選擇要受到很大的限制，實際上，只能選用各種硬質金屬，而且不可能得到純金剛石沉積層，因為有一定量的襯底材料要滲透到金剛石沉積層中去。該方法的另一缺點是，只能使尺寸小的零件復著金剛石沉積層，被復著零件在各個方向上的尺寸都沒有超過3厘米。

已知的另一種獲得金剛石復著層的方法是化學氣相沉積法（Chemical????Vapour????Deposition），簡稱CVD，使用該方法可得到具有數微米厚的沉積層。這種方法在幾篇俄文及日文文獻中有說明，其中包括例如：

1.Vapour????Growth????of????Diamond????on????Diamond????and????Other????Surfaces。

B.V.Spitsyn????et????al.，J.of????Crystol????Grouth????52（1981），219～26。

2.Growth????of????Diamond????Particales????from

Methane-Hydrogen????Gas.

S.Matsumoto????et????al.，

J.of????Materials????Science

17（1982），3106～12，

3.1983年5月30日的日本專利公開58-9100。Matsumoto。

4.1983年7月1日的日本專利公開58-110494。Matsumoto。

5.1983年8月11日的日本專利公開58-135117。Matsumoto。

該方法的缺點是，得到的沉積層的厚度常常不能滿足工藝要求，而且沉積層與襯底材料的結合性能常常很差。

在襯底金剛石沉積層之間采用非金剛石結合層在現有技術中也已眾所周知。在例如JP-A-58-126972（Patent????Abctract????of????Japan，Oct.19，1983，C-191，page1380）中，已說明含一種或多種碳化物和/或氮化物的硬質金屬表面上沉積碳化物，氮化物，氧化物和/或硼化物中間層，然后在中間層上沉積金剛石層。

現在，我們已經作到，不但對某種金屬，如鈦得到了與碳有高度親合力的牢固復合，而且對大多數貴金屬都能得到有高度親合力的牢固復合。在沉積金剛石之前，在襯底上沉積上薄薄的一層上述的一些材料，就可改進結合性能。

以等間隔時間中斷金剛石沉積過程，同時沉積上上述的材料層，就可得到主要由金剛石組成的厚沉積層，并且該沉積層與襯底材料之間的接合性能良好。

應該注意，所說的非金剛石層可為極薄的一層，例如厚度大約為10，但是非金剛石沉積層也可厚一些，例如厚度高達大約10μm。

根據本發明，現已得到一種復合器件，其復合性能已得到改進，而且其金剛石沉積層的厚度較厚。

就本發明的一種實施方案來說，襯底材料可包括元素周期表中4b族至6b族所屬金屬的碳化物，氮化物，碳氮化物，碳氧化物（Oxycarboni-des）以及硼化物，這些襯底材料用鐵類金屬材料結合。該實施方案采用的碳化物包括WC，TaC，TiC，Mo₂C，Cr₃C₂，VC，MoC等等。還可應用碳氮化物，例如（Ti，Mo）（C，N）以及碳氧化物，例如Ti（C，O）。

除了類似鹽的氮化物，例如堿金屬以及堿土金屬氮化物而外，本發明中的氮化物包括所有金屬氮化物，但比較有利的氮化物一般為過渡金屬的氮化物。一般來說，這些氮化物正象作為耐火硬質材料的碳化物，硼化物以及硅化物那樣來進行描述的。在本發明中還可使用固溶體中的金屬氮化物的化合物以及氮化物與碳化物的化合物。可列舉出的氮化物及其他化合物的具體例子包括：氮化硅，氮化鈦，氮化鋯，氮化釩，氮化鉻，氮化鈮，氮化鉬，氮化鉭，氮化鎢和氮化鉿。硼化物包括：硼化鈦，硼化鋯，硼化鉻，硼化鈷，硼化鉬，硼化鈮，硼化鐵等等。

本實施方案包括的材料還有滲碳碳化物，高速鋼，工具鋼等等。