[发明专利]金刚石涂层高温高压差阀的制备方法

权利要求书

1.一种金刚石涂层高温高压差阀的制备方法，其特征在于，采用经预处理的WC-Co硬质合金YG6或SiC/Si₃N₄陶瓷作为涂层衬底材料，通过直拉穿孔热丝法制备金刚石涂层阀座；并采用经过预处理的WC-Co硬质合金YG6作为涂层衬底材料，通过阶梯排布热丝法制备金刚石涂层阀芯，最后阀芯通过阀芯夹夹持，再用螺纹和销与阀杆固定连接，阀座通过压套、衬套、节流孔板与阀体内腔装配得到金刚石涂层高温高压差阀。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的预处理是指：作为阀座或阀芯的硬质合金衬底浸泡在Murakami溶液中进行超声清洗，再将硬质合金衬底浸泡在Caro混合酸溶液中进行刻蚀以去除衬底表层的钴元素(Co)，最后用W10金刚石粉末在车床上研磨预处理。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的Murakami溶液的成分为KOH、K₃(Fe(CN)₆)和H₂O，其质量配比为KOH∶K₃(Fe(CN)₆)∶H₂O＝1∶1∶10。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的Caro混合酸溶液的成分为H₂SO₄和H₂O₂，其体积配比为H₂SO₄∶H₂O₂＝1∶10。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的预处理中，作为阀座的SiC/Si₃N₄陶瓷直接采用W10或W1金刚石粉末在车床上分别进行粗、精研磨预处理。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的直拉穿孔热丝法是指：将激励源，即单根热丝、多根绞丝或鼠笼式多根热丝组件穿过衬底内孔且置于衬底内孔的轴心位置，用耐高温弹簧拉直热丝，通过控制热丝受热变形，使其始终处于轴心位置且在CVD沉积过程中始终保持挺直状态，经沉淀后得到阀座。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是，所述的热丝和衬底内孔之间施加直流偏压以形成直流偏流，以便在热丝组件和衬底内孔表面之间产生直流等离子体，加速金刚石的沉积。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的直拉穿孔热丝法具体是指：

a)针对内孔直径d≤6毫米的阀座，采用直径0.4～0.8mm，热丝功率500～600W的单根直拉热丝穿过内孔并置于轴心位置；

b)针对内孔直径6＜d≤30毫米的阀座，采用2-3根、每根直径0.3～0.6mm、每根功率1000～1400W的热丝组成的绞丝穿过内孔并置于轴心位置；

c)针对内孔直径30＜d≤50毫米的阀座，采用3-6根、每根直径0.4～0.8mm、每根功率2000～2300W的热丝组成的鼠笼式热丝组件穿过内孔并置于轴心位置；

采用反应气体压力：30～35Torr，碳源浓度：1～3％，衬底温度800～950℃，偏流：1.0～4.0A，经过4～17小时沉积后得到带有金刚石涂层的阀座。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的阶梯排布热丝法是指：通过对上、下两对，共四根与竖直放置于水冷工作台上的阀芯轴线方向相垂直的热丝施加500～900W的功率，实现最优沉积温度场分布，经沉积后得到带有金刚石涂层的阀芯。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是，所述的阀芯的直径4≤d≤20毫米；所述的热丝的直径0.4～0.8mm；所述的沉积是指：反应气体压力：1.625～3.325KPa，碳源浓度：1～3％，阀芯材料的衬底温度：750～950℃，偏流：0～0.1A，经过5-8小时沉积后得到8～12微米厚的常规金刚石层。