沉积金刚石涂层的装置和沉积金刚石涂层的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种沉积金刚石涂层的装置和沉积金刚石涂层的制备方法。本发明专利技术沉积金刚石涂层的装置包括真空腔室和设置在所述真空腔室内的样品台，所述样品台包括传动杆和若干夹具，每一所述夹具包括夹持部和与所述夹持部固定连接的连杆，在所述连杆上设有从动轮，所述传动杆驱动所述从动轮转动实现所述夹持部的旋转。所述沉积金刚石涂层的制备方法是利用本发明专利技术沉积金刚石涂层的装置对模具表面特别是在微孔拉丝模具的微孔内生长均匀的金刚石涂层，而且提高了金刚石涂层与模具结合强度。

【技术实现步骤摘要】
沉积金刚石涂层的装置和沉积金刚石涂层的制备方法
本专利技术属于超硬复合材料和设备
，具体涉及一种沉积金刚石涂层的装置和沉积金刚石涂层的制备方法。
技术介绍
随着高端制造业的发展，传统切削工具和机械元件无论是使用寿命，精度还是加工表面完整性等指标均难以满足精密高端制造业的要求。金刚石是已知物质中硬度最高的物质，不仅具有较低的摩擦系数和最高的弹性模量，而且还具有最高的热导率以及良好的化学稳定性，在精密高端制造领域极具前景。天然金刚石数量小，尺寸有限，且价格异常昂贵，不适合应用在制造领域，而高温高压制备人工金刚石复合片等制备成本高，工艺复杂，更重要的是其极难加工成为特定形状尺寸的机械件。这些都限制了金刚石在现代高端制造领域的应用发展。化学气相沉积技术如热丝辅助化学气相沉积技术是目前常用制备金刚石涂层方法。热丝化学气相沉积制备金刚石涂层的优势是其设备简单，成本低廉，其能够在特殊形状机械工件表面制备金刚石涂层，可以使得机械工件同时兼具基体和金刚石的特性。目前热丝气相沉积在复杂工件表面制备金刚石涂层所需要解决的问题主要存在二个：第一是由于金刚石的热膨胀系数与基体相差较大导致的涂层与基体结合力不好，制备的金刚石涂层在使用的过程会发生剥落而影响金刚石涂层的使用寿命和产品质量。这是因为采用热丝化学气相沉积技术在硬质合金表面生长金刚石薄膜，由于其生长温度较高，实验结束后降至室温，金刚石薄膜的热膨胀系数远小于金刚石薄膜，导致金刚石薄膜与基体之间的附着性差，甚至直接出现剥落的现象。第二是采用热丝气相沉积技术在大尺寸复杂工件表面沉积金刚石涂层的涂层均一性问题，也即是热丝气相沉积在大尺寸复杂工件表面制备金刚石的过程中，很难解决均镀的问题，造成的原因是靠近热丝部位与远离热丝部位生长沉积的金刚石量差异较大，另外在某些小孔内部难以实现金刚石的沉积。如在目前公开的一种拉丝模具内孔制备金刚石涂层的装置中，其通过在热丝上方增加多个出气口，并在下方增设导流器和机械泵将气体抽走，该方法可以改善沉积气源在拉丝模内孔的流通，但作用十分有限，其无法解决热丝温度场分布均一性，更无法解决涂层在内孔的均镀问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种沉积金刚石涂层的装置，以解决现有热丝化学气相沉积装置无法实现金刚石涂层均镀特别是模具内孔难实现涂层和金刚石涂层与模具基体结合力不高的技术问题。本专利技术的另一目的在于提供一种沉积金刚石涂层的制备方法，以解决现有热丝化学气相沉积法生长的金刚石涂层不均匀特别是模具内孔难实现涂层和金刚石涂层结合力不高的技术问题。为了实现所述专利技术目的，本专利技术一方面，提供了一种沉积金刚石涂层的装置。所述沉积金刚石涂层的装置包括真空腔室和设置在所述真空腔室内的样品台，所述样品台包括传动杆和若干夹具，每一所述夹具包括夹持部和与所述夹持部固定连接的连杆，在所述连杆上设有从动轮，所述传动杆驱动所述从动轮转动实现所述夹持部的旋转。本专利技术另一方面，提供了一种沉积金刚石涂层的制备方法。所述沉积金刚石涂层的制备方法包括如下步骤：将经过表面预处理和植晶处理后的模具夹设在本专利技术沉积金刚石涂层的装置所含的夹持部上；再按照生长金刚石涂层的方法在所述模具表面上生长金刚石涂层；然后驱动所述装置所含的所述传动杆旋转或移动，从而驱动所述夹具所含的所述夹持部旋转，使得所述模具翻转，并继续在所述模具表面上生长金刚石涂层。本专利技术再一方面，提供了一种在微孔拉丝模具内孔制备金刚石涂层的方法。所述方法包括如下步骤：将经过表面预处理和植晶处理后的模具夹设在本专利技术沉积金刚石涂层的装置所含的夹持部上，并使得所述模具所含微孔的中心线与通入至所述装置所含所述真空腔室内的金刚石源气体流向平行或基本平行；再按照生长金刚石涂层的方法至少在所述模具的所述微孔内表面上生长金刚石涂层；然后驱动所述装置所含的所述传动杆旋转或移动，从而驱动所述夹具所含的所述夹持部旋转，使得所述模具翻转180度，并继续至少在所述模具的所述微孔内表面上生长金刚石涂层。与现有技术相比，本专利技术沉积金刚石涂层的装置所含的样品台设置有传动杆和由所述传动杆驱动的能够发生旋转的夹具，这样，当将待生长金刚石涂层的模具夹设在所述夹具的夹持部后，在所述传动杆驱动下，所述模具能够发生360度的旋转，从而能够方便控制所述模具特别是大尺寸复杂模具的转动，从而实现在所述模具表面形成生长均匀的金刚石涂层，特别是能够使得拉丝模具的微孔内表面上生长均匀的金刚石涂层，而且提高了金刚石涂层与模具结合强度。本专利技术沉积金刚石涂层的制备方法借助本专利技术沉积金刚石涂层的装置实现在模具表面生长金刚石涂层，从而使得生长的金刚石涂层均匀，而且提高了金刚石涂层与模具结合强度。本专利技术在微孔拉丝模具内孔制备金刚石涂层的方法借助本专利技术沉积金刚石涂层的装置，实现对模具旋转的角度控制，实现至少对微孔拉丝模具微孔内表面生长金刚石涂层，而且使得生长的金刚石涂层均匀，提高了金刚石涂层与模具结合强度。附图说明图1是本专利技术实施例沉积金刚石涂层的装置结构示意图；图2是本专利技术实施例沉积金刚石涂层的装置所含的夹具结构和其与热交换器件之间的位置关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供一种能够实现金刚石涂层均镀的沉积金刚石涂层的装置。所述沉积金刚石涂层的装置结构如图1和图2所示，其包括真空腔室1和设置在所述真空腔室1内的样品台2。其中，所述真空腔室1可以是常规热丝辅助化学气相沉积金刚石装置所含的真空腔室。所述样品台2包括传动杆21和若干夹具22，每一所述夹具22包括夹持部221和与所述夹持部固定连接的连杆222，在所述连杆上设有从动轮223，所述传动杆21驱动所述从动轮223转动实现所述夹持部221的旋转。这样，当需要进行生长金刚石涂层的模具3夹设在所述夹持部221上时，在所述传动杆21的驱动下，驱动所述从动轮223转动，从而通过连杆222带动所述夹持部221随之转动，这样被夹持在所述夹持部221上的模具3进行转动，而且可以是360度任一角度的转动。因此，如果是在生长金刚石涂层过程中通过夹持部221实现模具3的任一角度的转动，从而可以实现模具3任一表面上生长金刚石涂层。当所述模具3为具有微孔的拉丝模具时，可以实现通过调节所述夹持部221的转动角度，从而可以使得所述拉丝模具3微孔的中心线与通入所述真空腔室1内的金刚石源气体流向平行或基本平行，生长一定时间后，通过控制传动杆21的驱动，使得夹持部221进行旋转180度的角度再次进行生长金刚石，从而使得拉丝模具微孔内表面上生长均匀的金刚石涂层，并提高了金刚石涂层与模具3结合强度。在具体实施例中，所述传动杆可以是双向齿条，所述从动轮223为齿轮，且从动轮223与双向齿条啮合，这样当时所述双向齿条在动力驱动下相对所述齿轮移动时，带动所述齿轮转动，从而带动夹持部221转动。在一实施例中，所述样品台2还包括若干热交换器件23，以实现对模具的温度进行调节控制，以在保证在模具3表面或/和微孔内表面上生长金刚石涂层基础上，保证模具不被真空腔室1内的高温破坏。具体地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积金刚石涂层的装置，包括真空腔室和设置在所述真空腔室内的样品台，其特征在于：所述样品台包括传动杆和若干夹具，每一所述夹具包括夹持部和与所述夹持部固定连接的连杆，在所述连杆上设有从动轮，所述传动杆驱动所述从动轮转动实现所述夹持部的旋转。

【技术特征摘要】
1.一种沉积金刚石涂层的装置，包括真空腔室和设置在所述真空腔室内的样品台，其特征在于：所述样品台包括传动杆和若干夹具，每一所述夹具包括夹持部和与所述夹持部固定连接的连杆，在所述连杆上设有从动轮，所述传动杆驱动所述从动轮转动实现所述夹持部的旋转。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述样品台还包括若干热交换器件，每一所述热交换器件具有两端开口的通管状腔体，每一或每一对所述夹具的所述夹持部设置在所述通管状腔体内。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述热交换器件为双层通管，所述夹持部设置在所述双层通管的管腔内，在所述双层通管的双层管壁之间填充有热量吸收剂，且若干所述热交换器件所含的所述热量吸收剂通过管道连通。4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于：还包括承载台，所述承载台包括动力驱动系统和动力输出连杆，所述动力驱动系统驱动所述动力输出连杆旋转，所述动力输出连杆驱动所述传动杆连移动或旋转。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述承载台设置在所述样品台的下方，且所述承载台还包括升降部件，所述升降部件控制所述承载台的升降。6.一种沉积金刚石涂层的制备方法，包括如下步骤：将经过表面预处理和植晶处理后的模具夹设在权利要求1-5任一所述的沉积金刚石涂层的装置所含的夹持部上；再按照生长金刚石涂层的方法在所述模具表面上生长金刚石涂层；然后驱动所述装置所含的所述传动杆旋转或移...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，黄磊，王陶，杨扬，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44