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一種具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具及其制備方法與流程

文檔序號:12646393閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,其特征在于,包括工具基體,以及設置在所述基體上的多層涂層結(jié)構(gòu),所述多層涂層結(jié)構(gòu)包括碳化硅/金剛石復合涂層,以及金剛石涂層,自基體表面向上,所述碳化硅/金剛石復合涂層和金剛石涂層依次交替排布形成多層結(jié)構(gòu),且所述多層涂層結(jié)構(gòu)的頂層為金剛石涂層。

2.如權(quán)利要求1所述的具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,其特征在于,所述多層涂層結(jié)構(gòu)的總厚度為2-10μm。

3.如權(quán)利要求1所述的具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,其特征在于,每一層所述碳化硅/金剛石復合涂層的厚度為0.1-2μm,所述碳化硅/金剛石復合涂層中,碳化硅晶粒的大小為納米級別,金剛石晶粒的大小為納米或微米級別。

4.如權(quán)利要求1所述的具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,其特征在于,每一層所述金剛石涂層的厚度為0.1-2μm,所述金剛石涂層中,金剛石晶粒為納米或微米級別。

5.如權(quán)利要求1所述的具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,其特征在于,所述碳化硅/金剛石復合涂層中,碳化硅晶粒均勻分布在金剛石晶粒中,碳化硅所占體積分數(shù)可為5-90%,金剛石所占體積分數(shù)可為10-95%。

6.一種具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)取工具基體,對其進行表面預處理后,并置于金剛石粉懸浮液中進行預植晶種處理;

(2)采用熱絲化學氣相沉積設備,以氫氣、甲烷和有機硅烷為反應氣體,控制甲烷占總氣體體積的0.4%~5%,有機硅烷占總氣體體積的0.01%~1%,在預植晶種處理后的基體表面沉積形成碳化硅/金剛石復合涂層;

(3)將所述有機硅烷流量降至零,以氫氣和甲烷為反應氣體,控制甲烷占總氣體體積的1%~4%,在所述碳化硅/金剛石復合涂層上沉積金剛石涂層;

(4)重復上述步驟(2)-(3),循環(huán)次數(shù)為(n-1)次,其中,n為大于或等于2的整數(shù),得到具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具;

上述沉積過程中,真空室的氣壓為0.5~10kPa,燈絲溫度為1500~2800℃,基體溫度為600~1000℃。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,具有金剛石/碳化硅復合涂層的工具,包括工具基體,以及設置在所述基體上的碳化硅/金剛石多層涂層結(jié)構(gòu),所述多層涂層結(jié)構(gòu)自基體向上形成(AB)n的排布形式,其中,A為碳化硅/金剛石復合涂層,B為金剛石涂層,n為2-20的整數(shù)。

8.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述碳化硅/金剛石復合涂層的厚度為0.1-2μm;所述金剛石涂層的厚度為0.1-2μm。

9.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,在沉積碳化硅/金剛石復合涂層時,甲烷與有機硅烷的體積比為(5-50):1。

10.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述有機硅烷包括四甲基硅烷、甲硅烷、乙硅烷、單甲基硅烷、二甲基硅烷中的一種或多種。

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