[发明专利]一种在硬质合金上为金刚石涂层制备金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层的方法

摘要

一种在硬质合金上为金刚石涂层制备金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层的方法，属于金刚石涂层技术领域。其特征是采用直流等离子体辅助热丝化学气相沉积(CVD)技术，以氢气、甲烷和四甲基硅烷为反应气体，在经表面刻蚀去钴处理后的硬质合金上沉积金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层，并在甲烷与氢气体积比为1％的气氛下等温处理复合中间层，然后在此复合中间层上沉积金刚石薄膜。本发明的效果和益处是利用复合中间层中生成的硅化钴显著提高CVD金刚石涂层与硬质合金基体之间的粘附性以及CVD金刚石涂层的韧性。本发明工艺易于控制，可应用于硬质合金CVD金刚石涂层工具和部件，及大面积CVD金刚石涂层，有着广阔的产业化前景。

主权项

一种在硬质合金上为金刚石涂层制备金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层的方法，采用直流等离子体辅助热丝化学气相沉积技术，以氢气、甲烷和四甲基硅烷(TMS)为反应气体，在经表面刻蚀去钴处理后的硬质合金上沉积金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层，然后在此复合中间层上沉积CVD金刚石薄膜，其特征在于：a)所述的金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层，其沉积气压范围为0.5～10kPa，基体温度范围为700℃～900℃，灯丝温度范围为1800℃～2600℃，四甲基硅烷占总气体体积分数范围为0.01％～0.5％，甲烷占总气体体积分数范围为0.4％～2％，基体正偏压对应的偏流范围为0～6A；b)所述的金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层在其沉积后，关闭四甲基硅烷，在甲烷与氢气体积比为1％的气氛中等温处理2～8小时，且气压范围为0.5～10kPa，基体温度范围为700℃～900℃，灯丝温度范围为1800℃～2600℃，偏流范围为0～6A；c)所述的金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层中，碳化硅的相对含量应大于金刚石，硅化钴的相对含量在0至30％之间；d)所述的金刚石-碳化硅-硅化钴复合中间层可以通过调节TMS流量、偏压、在氢气和甲烷气氛中等温处理的时间、刻蚀Co量的多少等参数来控制复合中间层中金刚石、碳化硅及硅化钴的相对含量和结构；e)制备复合梯度中间层，在沉积过程中需逐渐减小TMS流量，从而在厚度方向上使碳化硅和硅化钴含量逐渐减少而金刚石含量逐渐增加。