模具中心等径排列，如图2所示，轴线A 为拉拔模具中心，各根竖直热丝到轴线A的距离相等，每对竖直热丝的中点线、拉拔模具的 轴心线和旋转工作台的轴心线三线重合；每根竖直热丝的端部分别连接在其中一片半环形 的钼片5上，两个半环形钼片分别与灯丝电极连接。
[0020] 其中，每对竖直热丝的下端均连接一根水平热丝构成一组U形热丝，热丝组件4的 下端安置有能够使各根竖直热丝保持竖直的重物；钼片5位于拉拔模具3的内孔上端；旋 转工作台2内设置有冷却水通道6。
[0021] -种基于上述大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备的制备方法，包括以下步骤：拉 拔模具3竖直放于旋转工作台2的支架7上，在CVD沉积设备1中对拉拔模具3内孔表面沉 积金刚石涂层，在沉积过程中，热丝组件4固定不动，旋转工作台2匀速旋转进而带动拉拔 模具3匀速旋转，使得旋转的拉拔模具内孔表面与热丝组件之间的距离不变，但保持一个 相对的匀速运动，沉积满足以下工艺参数要求：压力5-7KPa，甲烷36毫升/分，氢气800毫 升/分，热灯丝温度2100-2300°C，拉拔模具的基底温度700-900°C，经5-10小时沉积得到 金刚石涂层；这样，就可以在大孔径（直径为20mm-200mm)拉拔模具内孔表面采用热丝CVD 法沉积出高质量的均匀的金刚石涂层。
[0022] 参见图2,本发明采用一对半环形耐高温的钼片平行均匀地布置多条U形热丝 来代替单根热丝，并使热丝组件的轴心线、拉拔模具的轴心线和旋转工作台的轴心线三线 重合；热丝组件中的两片半环形钼片分别与灯丝电极相连，在U型灯丝的下端加重并利用 重力使灯丝保持竖直，然后用HFCVD方法在拉拔模具的内表面沉积超光滑金刚石涂层；所 说的热丝组件中的热丝为钽丝或者钨丝，数目为2到10根，拉拔模的孔径直径为20mm到 200mm，热丝距离拉拔模内孔表面为5-7mm ;沉积过程中旋转工作台带动支架进而带动拉拔 模具进行匀速旋转，热丝组件保持静止，使得热丝相对于模具做相对匀速运动，转速3-5圈 /分；其中，在热丝组件中，热丝的数量需要根据拉拔模具内孔直径的大小改变而进行增 减；拉拔模具孔径小，热丝的数量可以少一些，随着孔径增大，热丝的数量也要逐渐增加。孔 径直径和热丝数量可以参考表1来选择：
[0023] 表1组件热丝数量和拉拔模具孔径的关系
[0024]
[0025] 本发明具体实施过程如下：
[0026] 采用市售的YG8硬质合金拉拔模具，孔径为①45,外形尺寸①90*54,对拉拔模具 内表面的硬质合金进行预处理，先用Murakami试剂浸蚀WC相，浸蚀时间为15min，再用酸浸 蚀除去Co相，15min后取出，再用清水洗去残留液，超声洗涤，洗净后置于反应室中。灯丝采 用本发明的热丝组件，热丝为直径〇. 6毫米的钽丝，根数为3,分布直径为33毫米。热丝组 件中的半环形钼片固定后与灯丝电极相连，在热丝组件的下端加重以利用重力使竖直热丝 保持竖直状态，并使热丝组件的轴心线、拉拔模具的轴心线和旋转工作台的轴心线三线重 合。反应室抽真空后通入反应气体（甲烷和氢气），调整反应室压力后给拉拔模具加旋转， 转速为每分钟4圈，然后开始CVD沉积金刚石涂层，工艺参数为：压力7KPa，甲烷36毫升/ 分，氢气800毫升/分，热灯丝温度2200°C，经6小时沉积得到金刚石涂层，经实践证明，本 发明使用效果良好。
【主权项】
1. 一种大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，包括CVD沉积设备（I)，其特征在于：所述 CVD沉积设备（1)内安装有能够由动力设备驱动旋转的旋转工作台（2)以及竖直安装在旋 转工作台上的拉拔模具（3)，所述拉拔模具（3)的内孔中有固定安装的热丝组件（4);所述 热丝组件（4)包括两片半环形的钼片以及多对在两片半环形的钼片（5)上对称布置的竖直 热丝，每根所述竖直热丝的端部分别连接在其中一片半环形的钼片（5)上，两个半环形钼 片分别与灯丝电极连接。2. 按照权利要求1所述的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，其特征在于：所述两片 半环形的钼片（5)沿拉拔模具的其中一条对称轴对称布置，各根所述竖直热丝在拉拔模具 的内孔中沿圆周均匀分布并沿拉拔模具中心等径排列。3. 按照权利要求1所述的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，其特征在于：每对所述 竖直热丝的下端均连接一根水平热丝构成一组U形热丝，所述钼片（5)位于拉拔模具（3) 的内孔上端。4. 按照权利要求1所述的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，其特征在于：每对所述 竖直热丝的中点线、拉拔模具的轴心线和旋转工作台的轴心线三线重合。5. 按照权利要求1所述的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，其特征在于：所述旋转 工作台（2)内设置有冷却水通道（6)。6. 按照权利要求1所述的大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备，其特征在于：所述热丝 组件（4)的下端安置有能够使各根竖直热丝保持竖直的重物。7. -种基于权利要求1所述大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤：拉拔模具（3)竖直放于旋转工作台（2)上，在CVD沉积设备（1)中对拉拔 模具（3)内孔表面沉积金刚石涂层，在沉积过程中，热丝组件（4)固定不动，旋转工作台（2) 匀速旋转进而带动拉拔模具（3)匀速旋转，使得旋转的拉拔模具内孔表面与热丝组件之间 的距离不变，但保持一个相对的匀速运动，沉积满足以下工艺参数要求：压力5-7KPa，甲烷 36毫升/分，氢气800毫升/分，热灯丝温度2100-2300°C，拉拔模具的基底温度700-900°C， 经5-10小时沉积得到金刚石涂层。
【专利摘要】本发明公开了一种大孔径金刚石拉拔模涂层制备设备及制备方法。它包括CVD沉积设备，CVD沉积设备内安装有能够由动力设备驱动旋转的旋转工作台以及竖直安装在旋转工作台上的拉拔模具，拉拔模具的内孔中有固定安装的热丝组件；热丝组件包括两片半环形的钼片以及多对在两片半环形的钼片上对称布置的竖直热丝，每根竖直热丝的端部分别连接在其中一片半环形的钼片上，两个半环形钼片分别与灯丝电极连接。采用上述的结构后，其结构设置合理，拉拔模具具有极强的耐磨性，使用寿命长，大大降低了成本，提高了产品质量，可作为拉拔模，用于减薄金属管壁、金属管的定径等，也可作为紧压模具。
【IPC分类】C23C16/27, C23C16/44
【公开号】CN105039927
【申请号】CN201510106465
【发明人】冀士哲, 张勤俭, 赵路明, 王会英, 初永臣
【申请人】北京交通大学长三角研究院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年3月11日