互嵌结构的CVD金刚石膜片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种互嵌结构的CVD金刚石膜片，包括：基板；设置于所述基板上的金刚石膜；形成在所述金刚石膜上表面的第一阻隔层；形成在所述第一阻隔层上表面的抗应力层，且在所述抗应力层的上表面具有多个凹槽106；形成在所述抗应力层的上表面且填充所述凹槽的第二阻隔层；形成在所述第二阻隔层上表面的硬质合金层。该金刚石膜层的防脱落能力相较现有技术加强了一倍以上，可以满足更高的切割要求。

CVD diamond film with mutually embedded structure

The utility model provides a mutually embedded CVD diamond diaphragm structure comprises: a substrate; diamond film disposed on the substrate; forming a first barrier layer on the surface of the diamond film on the surface; forming anti stress in the first layer on layer, and the surface layer on the anti stress force the 106 is provided with a plurality of grooves; the formation of anti stress layer on the surface and filling the groove in the second layer; forming hard alloy layer on the surface of the barrier layer on the second. The anti peeling ability of the diamond film is more than double compared with the prior art and can meet the requirement of higher cutting.

【技术实现步骤摘要】
互嵌结构的CVD金刚石膜片
本技术涉及一种互嵌结构的CVD金刚石膜片。
技术介绍
化学气相沉积金刚石是采用化学气相沉积(简称CVD)的方法制备出来的一种全晶质多晶纯金刚石材料(简称CVDD),它可以呈膜状附着于基底表面，故又常称金刚石膜，亦可以是脱离基底的纯金刚石厚片。化学气相沉积金刚石的物理性能和天然金刚石大致相同或非常接近，化学性质则完全相同。由于化学气相沉积金刚石的制备成本较低，可以大面积化和曲面化，而且其厚度可按需要从不足一微米直至数毫米，故有着比颗粒状金刚石更为广泛的用途。如：利用其高硬度和耐磨性，可以作为工具的超硬涂层，从而使工具的寿命提高十几到几十倍。也可以用厚的化学气相沉积金刚石片，加工制作成各种焊接型金刚石工具，如高精度砂轮修整刀、拉丝模及各种超硬材料加工和非铁金属加工用的刀具等。由于化学气相沉积金刚石不含任何金属或非金属添加剂，其多晶结构又使其在各个方向都具有几乎相同的极高硬度，因此其机械性能兼具单晶金刚石和聚晶金刚石(简称PCD)的优点，而又在一定程度上克服了它们的不足。实践表明，厚膜化学气相沉积金刚石工具的使用寿命可大大超过任何粒度的聚晶金刚石工具，加工精度则可和单晶金刚石工具近似，明显优越于聚晶金刚石工具。因此，美国、日本、欧洲等发达国家和地区正逐渐将化学气相沉积金刚石作为未来汽车发动机制造业中最理想的工具材料。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材料金刚石膜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。
技术实现思路
本技术提供了一种互嵌结构的CVD金刚石膜片，包括：基板；设置于所述基板上的金刚石膜；形成在所述金刚石膜上表面的第一阻隔层；形成在所述第一阻隔层上表面的抗应力层，且在所述抗应力层的上表面具有多个凹槽106；形成在所述抗应力层的上表面且填充所述凹槽的第二阻隔层；形成在所述第二阻隔层上表面的硬质合金层。优选地，所述金刚石层的厚度为0.5-1.5mm。优选地，所述第一阻隔层的材料为氮化硅，所述第二阻隔层的材料为碳化硅，所述抗应力层的材料为聚酰亚胺。优选地，所述第一阻隔层和第二阻隔层的厚度为0.05-0.2mm，所述抗应力层的厚度为1-10mm。优选地，所述硬质合金层的厚度为2-10mm。优选地，所述凹槽的厚度为0.1-0.3mm，宽度为0.2-0.4mm。本技术的有益效果：1、整个金刚石膜层的防脱落能力相较现有技术加强了一倍以上，可以满足更高的切割要求。附图说明图1是本技术的结构示意图；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技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术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，以避免对本技术造成不必要的限制。如图1所示，为一种互嵌结构的CVD金刚石膜片，包括：基板101；设置于基板101上的金刚石膜102；形成在金刚石膜102上表面的第一阻隔层103a；形成在第一阻隔层103a上表面的抗应力层104，且在抗应力层104的上表面具有多个凹槽106；形成在抗应力层104的上表面且填充凹槽106的第二阻隔层103b；形成在第二阻隔层103b上表面的硬质合金层。其中，金刚石膜通过化学气相沉积的方法形成，第一阻隔层、抗应力层和第二阻隔层均通过沉积方法形成。抗应力层上表面的凹槽通过化学气象蚀刻或者干刻形成，如要求高精度，可使用光刻胶和掩膜板来配合使用。在本实施例中，金刚石层的厚度为0.5-1.5mm。在本实施例中，第一阻隔层的材料可以为氮化硅，第二阻隔层的材料为碳化硅，抗应力层的材料为聚酰亚胺等有机材料。专利技术人经研究发现，在金刚石膜和硬质合金层之间引入无机层和有机层的叠层结构，可以有效减缓材料之间的应力，不过金刚石膜片的强度和附着力在本领域中是希望达到一个非常高的标准，因此专利技术人通过不同结构的测试之后发现，当在抗应力层的上表面首先形成多个凹槽以后再填入第二阻隔层的时候，整个金刚石膜层的防脱落能力加强了一倍以上，可以满足更高的切割要求。第一阻隔层和第二阻隔层的厚度在本实施例中设置为0.05-0.2mm，抗应力层的厚度为1-10mm。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。凹槽的厚度为0.1-0.3mm，宽度为0.2-0.4mm。上述实施例的一种金刚石膜片可以用作钻头等切割工具。本技术还可有其它多种实施例，在不背离本技术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技术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技术所附的权利要求的保护范围。以上仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互嵌结构的CVD金刚石膜片，其特征在于，包括：基板；设置于所述基板上的金刚石膜；形成在所述金刚石膜上表面的第一阻隔层；形成在所述第一阻隔层上表面的抗应力层，且在所述抗应力层的上表面具有多个凹槽；形成在所述抗应力层的上表面且填充所述凹槽的第二阻隔层；形成在所述第二阻隔层上表面的硬质合金层。

【技术特征摘要】
1.一种互嵌结构的CVD金刚石膜片，其特征在于，包括：基板；设置于所述基板上的金刚石膜；形成在所述金刚石膜上表面的第一阻隔层；形成在所述第一阻隔层上表面的抗应力层，且在所述抗应力层的上表面具有多个凹槽；形成在所述抗应力层的上表面且填充所述凹槽的第二阻隔层；形成在所述第二阻隔层上表面的硬质合金层。2.如权利要求1所述的互嵌结构的CVD金刚石膜片，其特征在于：所述金刚石层的厚度为0.5-1.5mm。3.如权利要求1所述的互嵌结构的CVD金刚石膜片，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚闯，吴剑波，朱长征，余斌，
申请(专利权)人：上海征世科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31