[发明专利]一种直流等离子体喷射法制得的金刚石厚膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石厚膜，尤其涉及一种采用直流等离子体喷射法制得的金刚石厚膜。

背景技术

金刚石刀具具有工作效率高、使用寿命长和加工质量好的优点，目前主要用于精加工。近几年来，由于生产工艺的不断完善，金刚石刀具的使用范围不断扩大，除了适用于一般的精加工和半精加工外，还可以由于粗加工。金刚石刀具一般采用金刚石厚膜切割而成，金刚石厚膜的制作水平高低，直接影响金刚石刀具的发展。

目前国内已有采用磁控/流体学动力学控制的大口径、长通道直流电弧等离子体炬和半封闭式气体循环技术制备的金刚石厚膜，但直径未有达到120mm的。这对金刚石刀具的尺寸产生了很大的制约作用。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种直流等离子体喷射法制得的金刚石厚膜，其直径可达到120mm，厚度可达到1mm。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种直流等离子体喷射法制得的金刚石厚膜，其直径大于120mm，厚度大于1mm，该厚膜采用下列生产工艺制得，具体步骤为：

1)    准备基材；

2)    基材表面预处理；

3)    金刚石沉积：采用150千瓦直流电弧等离子喷射设备在基材表面沉积金刚石，在1180℃高温和10⁵Pa高气压下，氩气、氢气和甲烷按照体积比10～20：5～9：1～6充分混合，以20～40 l/min的流速在基材表面进行沉积金刚石，金刚石的沉积速度为0～20微米/小时；

4)    金刚石表面处理；

5)    金刚石激光切割；

6)    产品检验；

7)    产品包装。

基材表面预处理时，采用金钢石粉对基材表面进行预研磨或预播种籽晶。特别的是，采用W20金钢石粉进行预处理。

沉积后的金刚石在进行表面处理时，可采用抛光法，优选抛光速度为15～18m/s。

金刚石激光切割时，可采用线切割方式。

采用该技术方案后，生产的金刚石直径可达到大于120mm，厚度大于1mm，技术指标完全满足产业化工具级对金刚石的要求。且采用这种方法可以兼顾金刚石膜沉积速率、沉积面积、膜质量和生产成本，生产出来的金刚石厚膜质量稳定，表面晶粒大小均匀，无肉眼可见裂纹，硬度、密度、透光性和天然金刚石极为接近。

附图说明

图1是本发明金刚石厚膜的生产流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

生产金刚石厚膜时，采用以下步骤：

1)    准备基材：一般采用Mo作为基材材料；

2)    基材表面预处理：采用金钢石粉对基材表面进行预研磨或预播种籽晶。特别的是，采用W20金钢石粉进行预处理。；

3)    金刚石沉积：采用150千瓦直流电弧等离子喷射设备在基材表面沉积金刚石，在1180℃高温和10⁵Pa高气压下，氩气、氢气和甲烷按照体积比10～20：5～9：1～6充分混合，以20～40 l/min的流速在基材表面进行沉积金刚石，金刚石的沉积速度为0～20微米/小时；

4)    金刚石表面处理，采用抛光法，抛光速度为15～18m/s。；

5)    金刚石激光切割，采用线切割方式；

6)    产品检验，按照行业标准对产品的外观、粒度分布、硬度、密度、透光性等性能进行检验；

7)    产品包装。

上面结合附图对本发明优选实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。