[发明专利]金刚石/金属碳化物复合涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金刚石/金属碳化物复合涂层的制备方法，它包括以下步骤：

（1）采用化学气相沉积法在预沉积基体表面进行至少一次的依次沉积微米晶金刚石涂层和纳米晶金刚石涂层的步骤，制得沉积金刚石基体；

其中，该步骤还包括首先采用超纳米金刚石悬浮液和去钴溶液对预沉积基体表面进行预处理的步骤，其中，控制经去钴溶液处理后的预沉积基体表面的钴含量为4%～6%，其中所述超纳米金刚石悬浮液是平均粒径为4～50nm的超纳米金刚石颗粒悬浮在电阻率大于15MΩ·cm的去离子水中制得的；

进行沉积微米晶金刚石涂层和纳米晶金刚石涂层的步骤包括：

首先在预处理后的预沉积基体表面温度为700℃～900℃条件下，以甲烷气体和氢气为反应气体进行沉积微米晶金刚石反应，从而在预处理后的预沉积基体表面沉积一层厚度为2微米～3微米的微米晶金刚石涂层；其中，控制氢气体积百分数为98.5%～99.5%、甲烷体积百分数为0.5%～1.5%、反应压力为0.03 MPa～0.1 MPa；

然后在表面沉积有所述微米晶金刚石涂层的预沉积基体表面温度为750℃～900℃条件下，以甲烷气体、氧气和氢气为反应气体进行沉积纳米晶金刚石反应，从而在所述微米晶金刚石涂层表面沉积一层厚度为2微米～3微米的纳米晶金刚石涂层；其中，控制所述氢气体积百分数为97.5%～98.5%、甲烷体积百分数为0.5%～1.5%、氧气的体积百分数为1.0%～1.5%；

（2）采用真空蒸镀法在所述沉积金刚石基体表面沉积一层金属层并进行热处理，从而制得金刚石/金属碳化物复合涂层。

2.根据权利要求1所述的金刚石/金属碳化物复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的金属层包括钛层、钨层、锆层、铬层或钒层。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石/金属碳化物复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）包括：首先在真空度小于0.7 Pa条件下，采用真空蒸镀法在所述沉积金刚石基体表面沉积一层厚度为0.5微米～1微米的金属层；然后在850℃～920℃条件下对表面沉积有金属层的所述沉积金刚石基体进行真空热处理30分钟～60分钟，使所述金属层与所述纳米晶金刚石涂层发生界面反应生成金属碳化物涂层，从而制得金刚石/金属碳化物复合涂层。

4.一种由权利要求1～3任一项所述的制备方法制得的金刚石/金属碳化物复合涂层，其特征在于，它包括至少一组复合金刚石涂层结构单元，所述复合金刚石涂层结构单元包括微米晶金刚石涂层和沉积在所述微米晶金刚石涂层表面的纳米晶金刚石涂层；在最外侧的所述纳米晶金刚石涂层一侧表面还沉积有金属碳化物涂层。

5.根据权利要求4所述的金刚石/金属碳化物复合涂层，其特征在于，所述金属碳化物涂层表面还设置有金属层。

6.根据权利要求5所述的金刚石/金属碳化物复合涂层，其特征在于，所述金属碳化物涂层包括碳化钛涂层、碳化钨涂层、碳化锆涂层、碳化铬涂层或碳化钒涂层。

7.一种权利要求5所述金刚石/金属碳化物复合涂层的应用，其特征在于，所述金刚石/金属碳化物复合涂层应用在超硬材料刀具、模具或机械零部件上。