[发明专利]大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备及制备方法

说明书

本发明公开了一种大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备及制备方法。它包括CVD沉积设备，CVD沉积设备内安装有能够由动力设备驱动旋转的旋转工作台以及竖直安装在旋转工作台上的拉拔模具，拉拔模具的内孔中有固定安装的热丝组件；热丝组件包括两片半环形的钼片以及多对在两片半环形的钼片上对称布置的竖直热丝，每根竖直热丝的端部分别连接在其中一片半环形的钼片上，两个半环形钼片分别与灯丝电极连接。采用上述的结构后，其结构设置合理，拉拔模具具有极强的耐磨性，使用寿命长，大大降低了成本，提高了产品质量，可作为拉拔模，用于减薄金属管壁、金属管的定径等，也可作为紧压模具。

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积金刚石涂层拉拔模具制备技术，具体地说是一种大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备及制备方法，属于冶金类金属材料镀覆技术领域。

背景技术

大孔径的拉拔模具有多种用途，如金属拉丝，金属管壁的减薄、定径等。在传统拉拔行业中，硬质合金模具以其价格低廉而得到广泛应用，而且在直径铜管的拉拔中，人造金刚石拉拔模具无法完成，硬质合金拉拔模具是最佳的选择，但硬质合金模的耐磨性较差，模具的使用寿命短。而金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的硬度、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，从而使其在工模具领域具有广阔的应用前景。随着化学CVD法沉积金刚石薄膜技术的日趋成熟，综合考虑模具成本和使用效果，以硬质合金拉拨模具为衬底，在其内孔表面涂覆一层均匀的、附着力能满足使用要求的金刚石薄膜已成为现实，是一种理想的方法。

中国专利“大孔径金刚石涂层拉拔模的制备方法”(申请号02136951.8)，提出了在孔径直径大于15mm的硬质合金拉拔模内孔表面，采用热丝组件代替单根直拉热丝CVD法沉积微米金刚石薄膜和纳米金刚石复合薄膜的方法。以大孔径硬质合金拉拔模为衬底，内孔表面经稀盐酸滴加双氧水腐蚀、清洗后置于反应室中，采用由多根热丝组成并由圆形钼片均匀隔离分布的鼠笼式热丝组件来替代单根热丝，热丝组件穿过拉拔模内孔后与灯丝电极相连，用耐高温弹簧拉直，并使热丝组件轴线与模孔轴线相重合，通过缩短热丝与内孔表面之间的距离，使得当拉拔孔径直径大于15mm时，仍能保持较高的涂层质量和生长速率并提高涂层的均匀性。通过调整CVD工艺参数(如灯丝温度，、偏流功率，反应气体压力。碳源浓度和添加惰性气体)，来得到微米金刚石薄膜或者纳米金刚石薄膜。用这种拉拔模具用于铝线电缆绞线，模子寿命可提高5倍左右。

但是，鼠笼式热丝组件中，要提高内孔表面的涂层均匀性，只能靠增加热丝组件中热丝的根数，但热丝根数越大，热丝组件的制作就越麻烦。而且随着孔径的增大热丝根数也要增大，热丝距离内孔的距离一般取5-7mm，距离太小，涂层的均匀性就会变差，相反距离太大，虽然有利于涂层均匀性提高，但涂层质量和沉积速率都会下降。这种缺陷导致当孔径越大，热丝组件的效果就越差，而且限制了可沉积的模具孔径直径不会太大。而且热丝横向放置也会在加热后塌陷，偏离轴心。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够保持很高的金刚石涂层质量，涂层的均匀性和涂层的厚度的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备及制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，包括CVD沉积设备，CVD沉积设备内安装有能够由动力设备驱动旋转的旋转工作台以及竖直安装在旋转工作台上的拉拔模具，拉拔模具的内孔中有固定安装的热丝组件；热丝组件包括两片半环形的钼片以及多对在两片半环形的钼片上对称布置的竖直热丝，每根竖直热丝的端部分别连接在其中一片半环形的钼片上，两个半环形钼片分别与灯丝电极连接。

所述两片半环形的钼片沿拉拔模具的其中一条对称轴对称布置，各根所述竖直热丝在拉拔模具的内孔中沿圆周均匀分布并沿拉拔模具中心等径排列。

每对所述竖直热丝的下端均连接一根水平热丝构成一组U形热丝，所述钼片位于拉拔模具的内孔上端。

每对所述竖直热丝的中点线、拉拔模具的轴心线和旋转工作台的轴心线三线重合。