[发明专利]一种合金刀具表面金刚石梯度膜及其制备方法

权利要求书

1.一种合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的金刚石梯度膜包括3~5层微米晶金刚石薄膜和一层纳米晶金刚石薄膜，所述的微米晶金刚石薄膜晶粒尺寸为1~5μm，所述的纳米晶金刚石薄膜晶粒尺寸为10~100nm，刀具基体表面向外依次为3-5层微米晶金刚石薄膜和1层纳米晶金刚石薄膜，且各层金刚石膜晶粒尺寸由内向外呈梯度依次减小；制备方法具体包括以下步骤：

(1)取合金刀具，对基体进行预处理后，置于金刚石悬浮液中进行刀具表面接种处理，接种处理后取出，进行干燥处理；

(2)将干燥处理后的刀具基体置于热丝化学气相沉积设备的真空腔室内，在所述的刀具基体表面依次沉积生长3-5层微米晶金刚石薄膜和1层纳米晶金刚石薄膜，其中：沉积所述的3~5层微米晶金刚石薄膜与1层纳米晶金刚石薄膜的工艺条件为：真空室气压为3~5kPa，加热温度2000~2600℃，基底温度750~850℃，甲烷浓度为1~5%，气流量400~800sccm，加热丝与基底上表面间距8~12mm，相邻加热丝排布间距为5~20mm，且甲烷浓度随着金刚石薄膜层的沉积呈递增趋势。

2.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的微米晶金刚石薄膜层数为3层，所述的3层微米晶金刚石薄膜晶粒尺寸，由刀具基体表面向外依次为：第1层金刚石薄膜晶粒尺寸为3~5μm，第2层金刚石薄膜晶粒尺寸为2~3μm，第3层金刚石薄膜晶粒尺寸为1~2μm。

3.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的微米晶金刚石薄膜层数为4层，所述的4层微米晶金刚石薄膜晶粒尺寸，由刀具基体表面向外依次为：第1层金刚石薄膜晶粒尺寸为4~5μm，第2层金刚石薄膜晶粒尺寸为3~4μm，第3层金刚石薄膜晶粒尺寸为2~3μm，第4层金刚石薄膜晶粒尺寸为1~2μm。

4.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的微米晶金刚石薄膜层数为5层，所述的5层微米晶金刚石薄膜晶粒尺寸，由刀具基体表面向外依次为：第1层金刚石薄膜晶粒尺寸为4~5μm，第2层金刚石薄膜晶粒尺寸为3~4μm，第3层金刚石薄膜晶粒尺寸为2~3μm，第4层金刚石薄膜晶粒尺寸为1.5~2μm；第5层金刚石薄膜晶粒尺寸为1~1.5μm。

5.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的微米晶金刚石薄膜的层数为3层，其中：

沉积第1层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₁为：1%≤C₁＜1.5%；

沉积第2层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₂为：1.5%≤C₂＜2%；

沉积第3层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₃为：2%≤C₃＜3%；

沉积第4层纳米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₄为：3%≤C₄≤5%。

6.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的微米晶金刚石薄膜的层数为4层，其中：

沉积第1层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₁为：1%≤C₁＜1.3%；

沉积第2层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₂为：1.3%≤C₂＜1.5%；

沉积第3层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₃为：1.5%≤C₃＜2%；

沉积第4层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₄为：2%≤C₄＜3%；

沉积第5层纳米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₅为：3%≤C₅≤5%。

7.根据权利要求1所述的合金刀具表面金刚石梯度膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的微米晶金刚石薄膜的层数为5，其中：

沉积第1层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₁为：1%≤C₁＜1.3%；

沉积第2层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₂为：1.3%≤C₂＜1.5%；

沉积第3层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₃为：1.5%≤C₃＜2%；

沉积第4层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₄为：2%≤C₄＜2.5%；

沉积第5层微米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₅为：2.5%≤C₅＜3%；

沉积第6层纳米晶金刚石薄膜的甲烷浓度C₆为：3%≤C₆≤5%。