[发明专利]一种硅掺杂金刚石的制备方法

权利要求书

1.一种硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，将石墨研磨处理，形成石墨细粉；

步骤2，将石墨细粉进行气相沉积，形成表面形核；

步骤3，将表面形核的石墨、氯化钠和触媒金属粉搅拌均匀，并制作成预制块，然后恒温恒压处理20-30min，泄压降温后得到预制金刚石混合料；

步骤4，将预制金刚石混合料酸蚀处理，得到人造金刚石。

2.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的石墨采用杂质含量小于20ppm的球形石墨，所述研磨处理包括如下步骤：a1，将石墨放入乙醇水溶液中超声清洗10-20min，过滤后烘干得到表面洁净的石墨，所述乙醇水溶液中的乙醇体积分数为50-60％，超声清洗的超声频率为50-70kHz，温度为20-40℃；a2，将石墨放入蒸馏水中球磨处理2-4h，过滤得到初磨石墨颗粒，所述石墨与蒸馏水的质量比为4-5:1，球磨处理的压力为0.4-0.6MPa，浓度为50-60℃；a3，将初磨石墨放入乙醇中微波清洗20-40min，然后研磨处理1-2h，过滤后得到预制石墨细粉，所述初磨石墨与乙醇的质量比为10:3，微波清洗的功率为400-600W，温度为30-50℃；所述研磨处理的压力为0.6-0.9MPa，温度为40-50℃；a4，将预制石墨细粉加入至丙酮内微波处理30-50min，过滤后烘干得到石墨细粉，预制石墨细粉与丙酮的质量比为2-3:1，微波处理的温度为10-20℃，微波功率为300-500W，烘干的温度为50-60℃。

3.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的气相沉积在微波等离子体化学气相沉积设备中进行，所述气相沉积的反应气为甲烷、四甲基硅烷、氢气和氮气的混合气体，且所述甲烷的体积占比为4-8％，四甲基硅烷的体积占比为1-3％，氢气的体积占比为30-40％，余量为氮气，气压为10-15kPa，微波功率为300-600W，沉积时的温度为500-700℃；时间为5-8h。

4.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的表面形核的石墨、氯化钠和触媒金属粉的质量比为4:7-9:3，所述氯化钠采用小颗粒细粉。

5.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的触媒粉采用铁粉、钴粉和镍粉的混合物，所述铁粉、钴粉和镍粉的质量比为6-7:1:17-20，且所述铁粉、钴粉和镍粉为微米级粉末。

6.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的预制块的制作氛围为氮气氛围，制作压力为10-15MPa，温度为20-30℃。

7.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述恒温恒压处理在六面顶压机内完成，且恒温恒压处理的温度为1300-1400℃，压力为3-4GPa。

8.根据权利要求1所述的硅掺杂金刚石的制备方法，其特征在于：所述步骤4中所述酸蚀处理是依次加入硝酸溶液和硫酸溶液恒温搅拌处理，所述硝酸溶液的pH为3-4，所述硫酸溶液的pH为2-3，恒温搅拌的温度为40-50℃，搅拌速度为200-600r/min。