专利名称:金刚石镀钛工艺的制作方法
本发明属于高真空下金刚石镀钛的技术与应用。
金刚石广泛应用于机械、石油开采和精密加工等行业，其中应用最广的是金刚石(粒度为几百目)制作砂轮和用粒度较大的金刚石制作钻机钻头。目前用作砂轮的方法是以青铜为粘结剂，把金刚石颗粒粘结成砂轮，但金刚石与青铜的粘结性差，砂轮在工作过程中，金刚石容易从砂轮胎体上脱落，砂轮寿命短，消耗量大，生产成本高。用金刚石制作钻机钻头的方法是将适当的金刚石颗粒镶在模具上，把碳化钨熔化后注入模具将金刚石粘结起来。为了保证钻头在工作时金刚石与胎体有足够的粘结强度，将金刚石颗粒的三分之二镶入钻头的胎体内，金刚石颗粒的应用仅为三分之一。而且由于粘结强度不好，金刚石仍有脱离，造成浪费很大。
七十年代，西德专利DE、2，418，101报导了金刚石表面上镀镍膜的方法一种适宜于应用的金刚石颗粒，通过真空镀膜法可以被镀上镍膜层，然后放置在惰性气体(H2、Ar、He、Ne)保护下加热至800℃进行2小时的热处理，附着力的强度可达258牛顿/毫米2，其质量仍不如金刚石表面上镀铬或镀钛好。
本发明的目的是提高金刚石与其他金属材料的粘结强度，更充分地利用昂贵的金刚石材料，其解决方案是在高真空下使金刚石表面上镀上钛膜层。
图1表示高真空下金刚石镀钛的一套装置。(1)镀钛装置的密封壳体，(2)连接热源体的电极，(3)热源体(也是蒸发剂体)，(4)振荡器，(5)金刚石，(6)扩散泵，(7)机械泵。
实现金刚石表面上镀钛膜的工艺过程为1.将金刚石(5)和用作蒸发剂体的钛或钛基合金细长体(3)经表面处理后放在镀钛系统内的位置。
2.将金刚石镀钛系统内抽真空到10-5-10-6乇。
3.将热源体(蒸发剂体)通以电流，电流为20-30安培，温度约250℃至400℃，预热时间为10-20分钟。
4.将热源体电流继续加大到50-60安培，温度约1400℃至1600℃，启动振荡器(4)，使金刚石颗粒自动翻滚，被镀上均匀的一层钛膜，镀钛时间为5-10分钟，然后于温度800℃的真空下热处理2小时，停机。
热源体可以是单独的元件。本发明是将钛或钛基合金做成细长体作为蒸发剂两端分别直接接通正负电极，同时承担热源体的功能。
本发明的原理是利用金刚石原子与钛原子之间的原子结合力，实现在金刚石表面上镀钛。在金刚石表面上的镀层钛膜较用化学方法生成的钛膜的强度要高，因为金刚石直接与其它金属连接是属于粘结，金刚石表面镀钛后再与其它金属连接是属于焊结，故其粘结强度较之原工艺高。
本发明的优点在于金刚石表面镀钛后与其他金属粘结强度大为提高。用镀钛后的金刚石制作的砂轮使用寿命增长，磨耗比大幅度上升。用镀钛后的金刚石制作的钻机钻头，其粘结强度大大提高，使用寿命长，金刚石的损耗降低，节约了昂贵的金刚石材料，经济效益显著。
本发明用钛或钛基合金体作为热源体(蒸发剂体)，减少了真空系统的零部件，有利于提高镀钛层的纯度，钛膜中的含钛量达90%以上，也有利于系统内真空度的提高，加快镀钛速度，提高了生产效率。
实施例把装置系统的密封壳体(1)启开，将经表面处理后的金刚石(5)置于振荡器(4)的盘内，同时将钛或钛基合金细长体(3)与电源电极(2)接通关闭，密封壳体，启动机械泵(7)，使真空系统抽真空到10-3乇，再启动扩散泵(6)，使真空系统抽真空到10-5-10-6乇，给钛或钛基合金细长体通电预热，电流为20-30安培，温度约250℃至400℃，时间10-20分钟，随后加大电流到50-60安培，温度约1400℃至1600℃，使钛或钛基合金体蒸发，同时启动振荡器，使金刚石颗粒自动翻滚，维持5-15分钟，金刚石表面上被镀上一层均匀的钛膜，然后于温度800℃的真空下热处理2小时。最后停机关闭真空系统。
权利要求
1.一种增强金刚石颗粒与其他金属材料粘结强度的方法其特征在于金刚石颗粒表面上镀钛膜。
2.按照权利要求
1.所述的镀钛方法其特征在于该方法的工艺过程为(1)将金刚石(5)和作为蒸发剂的钛或钛基合金细长体(3)经表面处理后放在镀钛系统内的位置。(2)将金刚石镀钛系统内抽真空到10-5-10-6乇。(3)将热源体(蒸发剂体)通以电流，电流为20-30安培，温度约250℃至400℃，预热时间为10-20分钟。(4)将热源体电流继续加大到50-60安培，温度约1400℃至1600℃，启动振荡器(4)，使金刚石颗粒自动翻滚，被镀上均匀的一层钛膜，镀钛时间为5-10分钟，然后于温度800℃的真空下热处理2小时，停机。
3.按照权利要求
1.2所述的镀钛方法，其特征在于钛或钛基合金蒸发剂为细长体，两端分别直接接正负电极。
专利摘要
一种广泛用于机械、石油开采和精密加工等行业的金刚石。在真空度10
文档编号C23C14/26GK85102371SQ85102371
公开日1986年9月17日 申请日期1985年4月1日
发明者张清福, 陈先猛 申请人:成都科技大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan