复合金刚石薄膜的制作方法

本实用新型涉及一种复合金刚石薄膜。

背景技术：

CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉积)金刚石。含碳气体和氧气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长成聚晶金刚石(或控制沉积生长条件沉积生长金刚石单晶或者准单晶)。

由于CVD金刚石中不含任何金属催化剂，因此它的热稳定性接近天然金刚石。同高温高压人工合成聚晶金刚石一样，CVD金刚石晶粒也呈无序排列，无脆性解理面，因此呈现各向同性。CVD金刚石现在被用为刀具材料的一种。

金刚石的高硬度、高耐磨性使得金刚石薄膜成为极佳的工具材料。作为工具材料，金刚石薄膜可以由两种不同的应用形式。第一种形式是将沉积以后的金刚石膜剥离下来，然后重新加以切割、研磨，并焊接到工具的端部。由于这种钎焊强度远低于PCD材料金刚石层与硬质合金之间的结合强度。当它应用于断续切削时，其界面的连接就显得很脆弱。若能够解决CVD金刚石的钎焊问题，那么CVD金刚石刀具材料将能够在整个机械加工领域同PCD材料竞争。这种材料与PCD相比，具有热稳定性好、工具使用寿命长的优点。缺点是晶粒间的内聚强度低，材料表现出较大的内应力和脆性。另外，由于CVD金刚石缺乏导电性，阻碍了该材料对电火花切割和抛光加 工技术的应用。而该技术在金刚石刀具加工业，尤其是木材刀具的刃磨和重刃磨上得到了广泛的应用。第二种形式是将金刚石膜直接沉积到工具表面上，薄膜厚度较薄，成本较低。这种方法也有不足：沉积的薄膜对衬底材料的附着力不容易提高。

现有的金刚石复合片结构多为金刚石层与硬质合金层复合的单层结构。用于钻头等工具上受到限制。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种复合金刚石薄膜，包括：基座；设置于所述基座上的第一金刚石层；形成在所述第一金刚石层上表面的第一过渡层；在所述第一过渡层背离所述第一金刚石层一侧表面的硬质合金层；在所述硬质合金层背离所述第一过渡层一侧表面形成的第二过渡层；以及，在所述第二过渡层背离所述硬质合金层一侧表面的第二金刚石层，其中，所述第一金刚石层的上表面呈凸起结构。

优选地，所述第一金刚石层和第二金刚石层均通过化学气相沉积的方法形成，第一过渡层和第二过渡层通过沉积方法形成。

优选地，所述第一金刚石层的厚度为0.5-1.5mm，所述第二金刚石层的厚度的0.7-1mm。

优选地，所述过渡层的材料为氮化硅或碳化硅。

优选地，所述第一过渡层的材料为氮化硅，所述第二过渡层的材料为碳化硅。

优选地，所述过渡层的厚度设置为0.05-0.2mm。

优选地，所述硬质合金层的厚度为2-10mm。

优选地，所述凸起的高度为0.1-0.4mm。

本实用新型的有益效果：

1、同侧双层金刚石薄膜可以加强切割强度，增加效率；

2、附着力强，金刚石层不易脱落。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本实用新型造成不必要的限制。

如图1所示，为一种复合金刚石薄膜，包括：设置于基座上的第一金刚石层101；形成在第一金刚石层101上表面的第一过渡层301；在第一过渡层301背离第一金刚石层101一侧表面的硬质合金层201；在硬质合金层201背离第一过渡层一侧表面形成的第二过渡层302；以及在第二过渡层302背离硬质合金层201一侧表面的第二金刚石层102。其中，第一金刚石层和第二金刚石层均通过化学气相沉积的方法形成，第一过渡层和第二过渡层通过沉积方法形成。

进一步地，第一金刚石层的上表面呈凸起结构，以增加各层之间的接触面积，提高附着力，具体实现方式可通过设置基座的不同形状来达成。在本实施例中，第一金刚石层的厚度为0.5-1.5mm，第二金刚石层的厚度的0.7-1mm。凸起的高度为0.1-0.4mm。

过渡层的材料可以选氮化硅或碳化硅，由于硬质合金层和化学气相沉积金刚石层之间的应力较大，设置过渡层可显著改善整个结构的牢固度，过渡层的厚度在本实施例中设置为0.05-0.2mm。优选地，第一过渡层的材料为氮 化硅，第二过渡层的材料为碳化硅。

硬质合金层的厚度可选2-10mm，由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，例如金属型碳化物。

上述实施例的一种复合金刚石薄膜可以用作钻头等切割工具。

综上，本实用新型与现有技术相比较具有如下优点：

1、显著提升强度；

2、提高切割效率。

本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。