热丝夹具和热丝沉积设备与其应用及刀具的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种热丝夹具和热丝沉积设备与其应用及刀具的制备方法，涉及热丝气相沉积技术领域，该热丝夹具，包括：夹具支架，包括依次平行间隔设置的第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆，第一热丝固定杆可沿第一热丝承载棒的垂线方向移动，和，多根热丝平行间隔设置组成的热丝组，固定连接于第一热丝固定杆与第二热丝固定杆，且与第一热丝承载棒和第二热丝承载棒接触；以及，弹簧，两端分别固定连接于第一热丝固定杆与第二热丝固定杆，并与热丝平行，缓解了现有技术的热丝夹具在工况条件件由于每根热丝的受力不同造成的温度场分布不均的技术问题，达到了提高温度差分布均匀度的技术效果。

Hot wire fixture and hot wire deposition equipment and their application and preparation method of cutting tools

The invention provides a hot wire clamp and a hot wire deposition device and a preparation method of their application and cutting tools, relating to the technical field of hot wire vapor deposition. The hot wire clamp comprises a clamp bracket, which comprises a first hot wire fixing rod, a first hot wire bearing rod, a second hot wire bearing rod and a second hot wire fixing rod arranged in parallel intervals in sequence. The first hot wire fixing rod can be supported along the first hot wire The vertical direction of the load bar moves, and a plurality of hot wires are arranged in parallel intervals to form a hot wire group, which is fixedly connected with the first hot wire fixing rod and the second hot wire fixing rod, and is in contact with the first hot wire bearing rod and the second hot wire bearing rod; and the spring, both ends of which are fixedly connected with the first hot wire fixing rod and the second hot wire fixing rod respectively, and are parallel with the hot wire, which alleviates the prior art The technical problem of uneven distribution of temperature field caused by the different stress of each hot wire in the working condition of hot wire clamp has achieved the technical effect of improving the uniformity of temperature difference distribution.

【技术实现步骤摘要】
热丝夹具和热丝沉积设备与其应用及刀具的制备方法
本专利技术涉及热丝气相沉积领域，尤其是涉及一种热丝夹具和热丝沉积设备与其应用及刀具的制备方法。
技术介绍
热丝化学气相沉积法制备金刚石薄膜的基本原理如下：碳源(如甲烷、丙酮等)和氢气的混合气体通过金属热丝，在由热丝形成的高温领域内分解出甲基和氢原子，并在一定的压力下，大量的甲基与一定温度的合金衬底作用以及甲基之间发生复杂的复合反应，生成各种sp、sp2和sp3杂化的碳氢基团。由于氢原子对sp2键结构碳有很强的刻蚀作用，因而抑制了石墨的生成；同时氢原子对sp3键结构碳的刻蚀作用较小，且具有一定的稳定作用，所以最终沉积在衬底上的是热力学不稳定的金刚石，而非热力学稳定的石墨，进而在衬底表面形成不连续的金刚石晶核。要得到品质良好的金刚石薄膜需要在合适的温度以及稳定的温度场下裂解混合气体产生氢原子以及各种碳氢基团。而温度场主要受到热丝布置、设备功率及冷却条件的影响，合理的热丝布置方式、热丝间距以及样品衬底间距能够在满足金刚石薄膜沉积生长的条件下，降低生产成本，提高生产效率。目前现有的热丝夹具是将热丝的一端连接在高温弹簧上然后再将热丝的另一端以及热丝的另一端固定连接至夹具支架上，即每一根热丝上均有一个高温弹簧，这不利于热丝之间保持结构和受力的一致性，还可能影响到工况下热丝与电极承载棒之间的接触，造成热丝之间通过的电流不一致，导致温度场分布不均匀。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种热丝夹具和热丝沉积设备，以缓解现有技术的热丝夹具在工况条件件由于每根热丝的受力不同造成的温度场分布不均的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种热丝夹具的用途，以提高热丝化学气相沉积工艺的沉积质量。本专利技术的第三目的在于提供一种具有金刚石涂层刀具的制备方法，利用上述热丝夹具进行热丝化学气相沉积，从而得到更为均匀的金刚石涂层。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种热丝夹具，包括：夹具支架，包括依次平行间隔设置的第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆，所述第一热丝固定杆可沿所述第一热丝承载棒的垂线方向移动，和，多根热丝平行间隔设置组成的热丝组，固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，且与所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒接触；以及，弹簧，两端分别固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，并与所述热丝平行。进一步的，所述第一热丝承载棒上垂直连接有两根导轨，所述第一热丝固定杆滑动安装于所述导轨之间。进一步的，所述第二热丝固定杆可沿所述第二热丝承载棒的垂线方向移动。进一步的，所述第二热丝承载棒上垂直连接有两根导轨，所述第二热丝固定杆滑动安装于所述导轨之间。进一步的，所述弹簧至少为两根，且对称设置于所述热丝组的两侧。进一步的，所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒之间设有绝缘支撑杆。进一步的，所述绝缘支撑杆为陶瓷杆。进一步的，所述第一热丝固定杆和所述第二热丝固定杆上均设有用于缠绕固定热丝的圆柱。进一步的，所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒上均设有电极连接孔。一种热丝沉积设备，包括上述热丝夹具。如上热丝夹具或热丝沉积设备在热丝化学气相沉积法中的应用。一种具有金刚石涂层刀具的制备方法，利用热丝化学气相沉积法在刀具基体表面沉积金刚石涂层，得到刀具；其中，热丝化学气相沉积法中所用的热丝夹具为上述热丝夹具，或，热丝化学气相沉积法中所用的热丝沉积设备为上述热丝沉积设备。进一步的，所述制备方法包括以下步骤：a)利用热丝化学气相沉积法在预处理后的刀具基体表面沉积微米金刚石涂层；b)利用热丝化学气相沉积法在沉积微米金刚石涂层后的刀具基体表面沉积纳米金刚石涂层。进一步的，所述步骤a)中，以氢气和甲烷为反应气体，在预处理后的刀具基体表面沉积微米金刚石涂层；优选地，所述微米金刚石涂层的厚度为1～2μm；优选地，沉积微米金刚石涂层的工艺条件包括：甲烷的体积分数为2～4％，真空度2～6kPa，灯丝温度1900～2600℃，刀具基体温度为700～900℃，沉积时间1～2h。进一步的，所述步骤b)中，以氢气和甲烷为反应气体，在沉积微米金刚石涂层后的刀具基体表面沉积纳米金刚石；优选地，所述纳米金刚石涂层的厚度为2～8μm；优选地，沉积纳米金刚石涂层的工艺条件包括：甲烷的体积分数为3～5％，真空度1～2.5kPa，灯丝温度1800～2800℃，刀具基体温度为700～900℃，沉积时间8～10h。与已有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的热丝夹具中，第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆依次间隔设置，热丝固定于第一热丝固定杆和第二热丝固定杆之间，且与第一热丝承载棒和第二热丝承载棒接触，同时，弹簧的两端也分别固定连接于第一热丝固定杆与第二热丝固定杆之间，并与热丝平行，此时，弹簧处于压缩状态。沉积时对第一热丝承载棒和第二热丝承载棒通电，在第一热丝承载棒、热丝和第二热丝承载棒之间形成电路，热丝通电后发热为热丝化学气相沉积工艺过程提供温度场从而实现沉积。在热丝发热的过程中，热丝会产生一定的形变，此时，弹簧在回弹力的作用下推动第一热丝固定杆沿第一热丝承载棒的垂线方向移动，并远离第一热丝承载棒，从而使热丝与第一热丝承载棒和第二热丝承载棒始终保持良好接触；由于不同热丝同时固定于第一热丝固定杆和第二热丝固定杆上，因此，不同热丝之间可以保持相同的形变和受力，进而使热丝夹具产生的温度场保持较好的一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种实施方式的热丝夹具的结构示意图；(a)热丝夹具的俯视结构示意图；(b)热丝夹具的侧视结构示意图；图2为一种实施方式的热丝固定杆(包括第一热丝固定杆和第二热丝固定杆)的结构示意图；(a)热丝固定杆的俯视结构示意图；(b)热丝固定杆的前视结构示意图；(c)第二热丝固定杆的左视结构示意图；图3为本专利技术一种实施方式的热丝承载棒(包括第一热丝承载棒和第二热丝承载棒)的结构示意图；(a)热丝承载棒的俯视结构示意图；(b)热丝承载棒的前视结构示意图；(c)热丝承载棒的左视结构示意图；图4为本专利技术一种实施方式的弹簧的结构示意图。图标：101－第一热丝固定杆；102－第一热丝承载棒；103－第二热丝承载棒；104－第二热丝固定杆；105－热丝；106－弹簧；107－导轨；108－钼质螺丝；109－陶瓷杆；110－圆柱；111－电极连接孔。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热丝夹具，其特征在于，包括：/n夹具支架，包括依次平行间隔设置的第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆，所述第一热丝固定杆可沿所述第一热丝承载棒的垂线方向移动，和，/n多根热丝平行间隔设置组成的热丝组，固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，且与所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒接触；以及，/n弹簧，两端分别固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，并与所述热丝平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种热丝夹具，其特征在于，包括：
夹具支架，包括依次平行间隔设置的第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆，所述第一热丝固定杆可沿所述第一热丝承载棒的垂线方向移动，和，
多根热丝平行间隔设置组成的热丝组，固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，且与所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒接触；以及，
弹簧，两端分别固定连接于所述第一热丝固定杆与所述第二热丝固定杆，并与所述热丝平行。


2.根据权利要求1所述的热丝夹具，其特征在于，所述第二热丝固定杆可沿所述第二热丝承载棒的垂线方向移动；
优选地，所述第一热丝承载棒上垂直连接有两根导轨，所述第一热丝固定杆滑动安装于所述导轨之间；
优选地，所述第二热丝承载棒上垂直连接有两根导轨，所述第二热丝固定杆滑动安装于所述导轨之间。


3.根据权利要求1或2所述的热丝夹具，其特征在于，所述弹簧至少为两根，且对称设置于所述热丝组的两侧。


4.根据权利要求1或2所述的热丝夹具，其特征在于，所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒之间设有绝缘支撑杆；
优选地，所述绝缘支撑杆为陶瓷杆。


5.根据权利要求1或2所述的热丝夹具，其特征在于，所述第一热丝固定杆和所述第二热丝固定杆上均设有用于缠绕固定热丝的圆柱。


6.根据权利要求1或2所述的热丝夹具，其特征在于，所述第一热丝承载棒和第二热丝承载棒上均设有电极连接孔。


7.一种热丝沉积设备，其特征在于，包括权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，陈波，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