[其他]带有超硬沉积层的器件

说明书

本发明有关一种复合器件，该器件包括带有由一层或者多层稠密的细粒金刚石层组成的表面沉积层的衬底，其中的金刚石微粒是相互直接接合起来的。沉积层的特点是硬度极高，这使该复合器件适合于作各种耐磨零件以及各种工具之用。该沉积层的特征还包括，其导热性能极好，而且其电绝缘阻抗极高，这进而又使该复合器件能够在电子工业上得到广泛的应用，因为这种器件在电子元件里能够导热。

在早期，金刚石沉积层是在高温和高压下将金刚石粉末烧结到衬底上得到的。该方法的缺点是对衬底材料的选择要受到很大的限制，实际上，只能选用各种硬质金属，而且不可能得到纯金刚石沉积层，因为有一定量的衬底材料要渗透到金刚石沉积层中去。该方法的另一缺点是，只能使尺寸小的零件复着金刚石沉积层，被复着零件在各个方向上的尺寸都没有超过3厘米。

已知的另一种获得金刚石复着层的方法是化学气相沉积法（Chemical    Vapour    Deposition），简称CVD，使用该方法可得到具有数微米厚的沉积层。这种方法在几篇俄文及日文文献中有说明，其中包括例如：

1.Vapour    Growth    of    Diamond    on    Diamond    and    Other    Surfaces.

B.V.Spitsyn    et    al.，J.of    Crystol    Grouth    52    （1981），219～26。

2.Grouth    of    Diamond    Particales    from

Methane-Hydrogen    Gas.

S.Matsumoto    et    al.，

J.of    Materials    Science

17    （1982），3106～12，

3.1983年5月30日的日本专利公开58-9100。Matsumoto.

4.1983年7月1日的日本专利公开58-110494。Matsumoto.

5.1983年8月11日的日本专利公开58-135117。Matsumoto.

该方法的缺点是，得到的沉积层的厚度常常不能满足工艺要求，而且沉积层与衬底材料的结合性能常常很差。

现在，我们已经作到，依靠某些材料获得金刚石层的比较牢固的结合能力。这样实现了，不但对金属得到了与碳有高度亲合力的牢固复合，而且对某些碳化物，氮化物和氧化物，还包括对大多数贵金属都能得到有高度亲合力的牢固复合。在沉积金刚石之前，在衬底上沉积上薄薄的一层上述的一些材料，就可改进结合性能。

以等间隔时间中断金刚石沉积过程，同时沉积上上述的材料层，就可得到主要由金刚石组成的厚沉积层，并且该沉积层与衬底材料之间的接合性能良好。

应该注意，所说的非金刚石层可为极薄的一层，例如厚度大约为10，但是非金刚石沉积层也可厚一些，例如厚度高达大约10μm。

根据本发明，现已得到一种复合器件，其复合性能已得到改进，而且其金刚石沉积层的厚度较厚。

就本发明的一种实施方案来说，衬底材料可包括元素周期表中4b族至6b族所属金属的碳化物，氮化物，碳氮化物，碳氧化物（Oxycarboni-des）以及硼化物，这些衬底材料用铁类金属材料结合。该实施方案采用的碳化物包括WC，TaC，TiC，Mo₂C，Cr₂C₃，VC，MoC等等。还可应用碳氮化物，例如（Ti，Mo）（C，N）以及碳氧化物，例如Ti（C，O）。

除了类似盐的氮化物，例如碱金属以及碱土金属氮化物而外，本发明中的氮化物包括所有金属氮化物，但比较有利的氮化物一般为过渡金属的氮化物。一般来说，这些氮化物正象作为耐火硬质材料的碳化物，硼化物以及硅化物那样来进行描述的。在本发明中还可使用固溶体中的金属氮化物的化合物以及氮化物与碳化物的化合物。可列举出的氮化物及其他化合物的具体例子包括：氮化硅，氮化钛，氮化锆，氮化钒，氮化铬，氮化铌，氮化钼，氮化钽，氮化钨和氮化铪。硼化物包括：硼化钛，硼化锆，硼化铬，硼化钴，硼化钼，硼化铌，硼化铁等等。

铁类金属包括Ni，Co和Fe。

本实施方案包括的材料还有渗碳碳化物，高速钢，工具钢等等。