本發(fā)明涉及材料制備，尤其涉及一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、金剛石作為一種新型材料，具有一系列卓越的性能，包括高導(dǎo)熱率、高硬度、低摩擦系數(shù)和優(yōu)異的耐摩擦性能。這些特性使得金剛石膜在切削工具、耐磨涂層、熱管理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、然而，由于金剛石與銅基材的浸潤(rùn)性差，且熱膨脹系數(shù)一般相差較大，導(dǎo)致在銅基材上沉積金剛石膜時(shí)會(huì)存在成核密度低、銅基材與金剛石膜的結(jié)合力較差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜及其制備方法，旨在解決在銅基材上沉積金剛石膜時(shí)的成核密度低、銅基材與金剛石膜的結(jié)合力較差的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜的制備方法，所述方法包括：

3、將第一金剛石顆粒嵌入銅基材的表面，以使所述第一金剛石顆粒的至少部分暴露于所述銅基材的表面形成嵌入結(jié)構(gòu)；

4、在所述銅基材的表面形成過(guò)渡層，得到第一中間品，所述嵌入結(jié)構(gòu)暴露于所述第一中間品的表面；

5、對(duì)所述第一中間品進(jìn)行退火處理；

6、在退火處理后的所述第一中間品的表面附著第二金剛石顆粒，得到第二中間品，其中，所述第一金剛石顆粒的粒徑大于所述第二金剛石顆粒的粒徑；

7、在所述第二中間品形成有所述第一金剛石顆粒和所述第二金剛石顆粒的一側(cè)生長(zhǎng)金剛石膜。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種金剛石膜，所述金剛石膜為通過(guò)使用上述制備方法制備得到的。

9、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜及其制備方法，將第一金剛石顆粒嵌入銅基材的表面，以使第一金剛石顆粒的至少部分暴露于銅基材的表面形成嵌入結(jié)構(gòu)；在銅基材的表面形成過(guò)渡層，得到第一中間品，嵌入結(jié)構(gòu)暴露于第一中間品的表面；對(duì)第一中間品進(jìn)行退火處理；在退火處理后的第一中間品的表面附著第二金剛石顆粒，得到第二中間品，其中，第一金剛石顆粒的粒徑大于第二金剛石顆粒的粒徑；在第二中間品形成有第一金剛石顆粒和第二金剛石顆粒的一側(cè)生長(zhǎng)金剛石膜。由此可以將第一金剛石顆粒嵌入在銅基材表面形成嵌入結(jié)構(gòu)，嵌入結(jié)構(gòu)的存在能夠有效提高銅基材與金剛石膜的結(jié)合力，還能夠提高金剛石膜的形核率、硬度和耐用性，同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性能，以滿足現(xiàn)代工業(yè)和科技領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系男枨蟆?/p>

技術(shù)特征：

1.一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將第一金剛石顆粒嵌入銅基材的表面，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將第一金剛石顆粒嵌入銅基材的表面，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述限位凹坑的深度為0.01μm-5μm，和/或，所述限位凹坑的直徑為0.01μm-10μm，和/或，多個(gè)所述限位凹坑的密度為2.5×105/cm2-2.5×109/cm2。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一金剛石顆粒的粒徑為0.01μm-8μm，和/或，所述溶劑為去離子水，所述第一金剛石顆粒溶液的質(zhì)量比為第一金剛石顆粒：去離子水＝1:(10-100)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一金剛石顆粒的粒徑小于所述限位凹坑的直徑，和/或，所述第一金剛石顆粒的粒徑大于所述限位凹坑的深度，和/或，所述限位凹坑的深度與所述限位凹坑的直徑的比值為(0.2-0.8):1。

7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述在第一金剛石顆粒溶液中，對(duì)具有多個(gè)所述限位凹坑的所述銅基材進(jìn)行超聲處理，以使所述第一金剛石顆粒附著于所述限位凹坑內(nèi)之后，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述第一中間品進(jìn)行退火處理，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在退火處理后的所述第一中間品的表面附著第二金剛石顆粒，得到第二中間品，包括：

10.一種金剛石膜，其特征在于，所述金剛石膜為通過(guò)使用所述權(quán)利要求1至9中任意一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜的制備方法制備得到的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于銅基材生長(zhǎng)的金剛石膜及其制備方法，涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：將第一金剛石顆粒嵌入銅基材的表面，以使所述第一金剛石顆粒的至少部分暴露于所述銅基材的表面形成嵌入結(jié)構(gòu)；在所述銅基材的表面形成過(guò)渡層，得到第一中間品，所述嵌入結(jié)構(gòu)暴露于所述第一中間品的表面；對(duì)所述第一中間品進(jìn)行退火處理；在退火處理后的所述第一中間品的表面附著第二金剛石顆粒，得到第二中間品，其中，所述第一金剛石顆粒的粒徑大于所述第二金剛石顆粒的粒徑；在所述第二中間品形成有第一金剛石顆粒和所述第二金剛石顆粒的一側(cè)生長(zhǎng)金剛石膜。本申請(qǐng)旨在解決金剛石膜成核密度低、銅基材與金剛石膜的結(jié)合力較差的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：何斌,邢豪杰,韓培剛,黃江濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15