專利名稱：金剛石單晶鍍超硬薄膜技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在金剛石單晶體鍍氮化鈦的金剛石單晶鍍超硬薄膜技術，它屬于金屬非金屬物質的表面強化處理技術。
在工業(yè)生產中金剛石主要用于制造工器具，如刀具、磨具、鉆頭等，為了提高金剛石單晶在制做工器具時同母材的結合力，防止其在高溫下碳化還原，曾在金剛石晶體上電鍍一層銅、鎳、鉻等薄膜，然而得到的薄膜，膜層厚，硬度低，用其制做的工器具在使用中易發(fā)鈍，而且金剛石晶粒易脫落。經檢索中國發(fā)明專利公報及各類文獻，采用真空離子鍍膜技術在金剛石單晶體上鍍超硬薄膜技術未見有過公開性報導和文獻記載。
本發(fā)明的目的是提供一種金剛石單晶鍍超硬薄膜技術，通過在金剛石單晶體鍍一層氮化鈦薄膜，大大提高了金剛石在用于制做工器具時同母材的粘接力，且獲得的膜層致密性能好，強度高，膜層均勻，提高了金剛石制做工器具的使用壽命。
真空離子鍍是以真空技術為基礎，利用物理，化學的方法，并且吸收了電子束、離子束等離子體，射頻、磁控等一系例新技術，在金剛石晶體上鍍一層超硬膜，既對金剛石晶體起包嵌作用，防止其碳化還原，又解決了非金屬與金屬不易粘接的問題，使把持力增強，從而大大提高了金剛石工器具的使用效果，但金剛石是微粒狀晶體，要使其在真空爐內鍍膜，關鍵問題是讓每一粒金剛石的各表面都有機會接觸到離子束，為此我們根據(jù)真空爐的現(xiàn)有條件及鍍膜工作需要專門設計了真空鍍膜爐內的自動振動翻滾裝置(已另案申請)，保證金剛石在各料盤中均勻上下翻滾，來回往復振動，在料盤中不飛賤出來，不使品極，料度混粒。裝置在運動過程中，料盤中的金剛石晶體各表面能均勻地接受鍍膜中的電子束、離子束。
本發(fā)明的任務是利用真空離子鍍膜技術，在金剛石晶體表面鍍一層超硬薄膜-氮化鈦薄膜，為此，金剛石單晶鍍超硬薄膜技術的工藝主要包括，清洗金剛石，調整真空爐內的自動振動翻滾裝置，鍍膜。
下面結合實施例來對本發(fā)明做進一步詳細說明首先將金剛石晶體進行清洗，各種清洗方法均可。包括洗滌劑清洗法、化學藥劑洗法、超聲波清洗法、離子轟擊清洗法、烘烤清洗法、蒸氣清洗法、紫外線和臭氧清洗法，電化學清洗法等，其最佳清洗法為化學清洗法和烘干清洗法相結合，要使清洗后的金剛石表面達到次原子級，原子級，其最佳清洗為(1)將金剛石放入耐酸容器里，用鹽酸浸泡5分鐘或煮沸2分鐘。
(2)用細紗網過濾掉酸后，在清水中漂洗迅速洗掉殘留酸。
(3)把漂洗過的金剛石放入盛有酒精的容器里，在超聲波機中超聲清洗5分鐘。
(4)把超聲清洗后的金剛石再置入干凈的酒精，丙酮中脫水，最后烘干，經過清洗烘干后的金剛石晶體表面達到次原子級、原子級。
2.將清洗烘干的金剛石裝入真空鍍膜爐內的自動振動翻滾裝置的料盤中。
3.調整真空鍍膜爐內的自動振動翻滾裝置，使其公轉每分鐘2-3圈，自轉每分鐘6-9圈，每分鐘振動6-9次。
4.鍍膜。在鍍膜中、真空度、轟擊、氮氣量、溫度等環(huán)節(jié)的參數(shù)均是關鍵①.關閉真空窯門，預抽真空至5×10-3Pq，爐溫預加熱200-300℃，金剛石表面溫度400-560℃，其所裝料均勻受熱，蒸發(fā)各種雜質氣體。
②用金屬鈦離子進行轟擊，加偏壓300-1000V，弧流40-65A時間10分鐘，轟擊金剛石表面，其作用轟擊清洗和轟擊加熱，達到表面凈化，活化為涂復薄膜做好準備。
③轟擊結束后迅速轉入鍍膜。把偏壓調至210-400V，弧流50-60A，充入氮氣6.0×10-1-8.5×10-1Pa，鍍膜30-60分鐘。
④冷卻爐溫至130℃開爐取料。
用本技術鍍膜，環(huán)境清潔，膜不易受污染，可獲得致密性好，強度高，膜厚均勻的涂層。膜材和基體材料有廣泛的選擇性，薄膜厚度可進行控制，可進行各種功能薄膜的制備。膜與基體附著強度好，膜層牢固。不產生廢液。
用本工藝鍍后的金剛石晶體表面履蓋一層氮化鈦薄膜，金剛石表面呈金黃色，膜厚0.5-1μm，膜覆蓋率達98%，硬度2000HV，在850-900℃時燒結不變色，不碳化，不脫落，大大提高了金剛石單晶在制做工器具時同母材的粘接力，從而提高工器具使用效果。
本發(fā)明不僅可在金剛石晶體上鍍超硬薄膜，還可在其它金屬或非金屬晶體上鍍超硬薄膜。
權利要求
1.一種金剛石單晶鍍超硬薄膜技術，其特征在于在金剛石單晶體上通過真空離子鍍膜技術，使其單晶體表面鍍上一層氮化鈦薄膜。
2.如權利要求1所述的金剛石單晶鍍超硬薄膜技術，其工藝為a.先將金剛石單晶體進行清洗，可采用各種清洗法，其最佳清洗法為化學清洗和烘干清洗相結合，清洗后使金剛石表面達到次原子級，原子級其最佳方案為(1).首先將金剛石放入耐酸容器里，用鹽酸浸泡5分鐘或煮沸2分鐘。(2).用細紗網過濾掉酸后，在清水中漂洗，迅速洗掉殘留酸。(3).把漂洗過的金剛石放入盛有酒精的容器里，在超聲波機中超聲清洗5分鐘。(4).把超聲清洗后的金剛石再置入干凈的酒精、丙酮中脫水，最后烘干。b.將清洗過烘干的金剛石裝入真空鍍膜爐自動翻滾振動裝置的料盤中。c.調整真空鍍膜爐內的自動振動翻滾裝置(1)公轉每分鐘2-3圈，自轉每分鐘6-9圈。(2)每分鐘振動6-9次。d.鍍膜(1)關閉真空窯門，預抽真空5×10-3Pa，爐溫預加熱200-300℃，金剛石表面溫度400-560℃。(2)用金屬鈦離子進行轟擊。加偏壓300-1000V，弧流50-60A，充入氮氣6.0×10-1-8.5×10-1Pa鍍膜30-60分鐘。e.冷卻使爐溫降至130℃開爐取料。
全文摘要
本發(fā)明涉及金剛石單晶鍍超硬薄膜技術，其目的是在金剛石晶體表面鍍一層氮化鈦薄膜，其工藝主要包括，清洗金剛石，使其表面達到次原子級，原子級，裝料調整真空鍍膜爐內的自動振動翻滾裝置鍍膜。經本工藝鍍后的金剛石表面呈金黃色，膜覆蓋率達98％，膜厚0.5—1.0μm，硬度2000HV，在850—900℃燒結時不變色、不碳化、不脫落，解決了其它鍍膜方法，膜厚，易發(fā)鈍，易脫落等問題，大大提高了金剛石在制做工器具時同母材粘接力，從而提高了使用效果20—50％，是目前提高金剛石制品使用效果的理想方法。
文檔編號C04B41/50GK1109921SQ95103139
公開日1995年10月11日 申請日期1995年3月22日 優(yōu)先權日1995年3月22日
發(fā)明者雷勤才, 樊聯(lián)哲 申請人:樊聯(lián)哲, 雷勤才