一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法，具体涉及金刚石镀覆金属领域，包括金刚石与包裹在金刚石外壁面的TiC层及纯Ti金属层，所述纯Ti金属层包裹在TiC层的外壁面。本发明专利技术通过采用将金刚石颗粒、三氯化钛和氢化钛粉末混合物在真空环境下加热的“真空蒸发镀覆”方法，在镀覆温度为923～1073，压力为1～10Pa的工艺条件下，可以在金刚石表面形成均匀的镀钛层，同时在镀覆过程中，由于氯化钛的挥发造成了每个超硬磨粒周围均一的气相环境，同时可以通过控制气相压力控制钛原子沉积速度，保证在每个磨粒表面形成均匀连续的镀层。因而从根本上解决了堆积状磨粒镀覆不均匀、易漏镀的问题，实现了金刚石磨粒的单次大批量镀覆，解决了背景技术中的问题。解决了背景技术中的问题。解决了背景技术中的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法


[0001]本专利技术涉及金刚石镀覆金属领域，更具体地说，本专利技术涉及一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法。

技术介绍

[0002]金刚石俗称“金刚钻”，是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体，亦是自然界由单质元素组成的粒子物质；金刚石具有许多优异的性能，如硬度高、耐磨损、导热性好、光的全波长通过率大、化学稳定性好、半导体禁带宽等。因此它具有广泛的用途，对现代科学技术的发展和现代工业起着重要的作用。
[0003]为了提高金刚石颗粒与胎体金属的结合能力，现在广泛使用金刚石表面金属化的方法改进金刚石工具性能，即采用一定方法在金刚石表面镀覆一层强碳化物形成元素(W、Ti、Cr、V、Mo、Vb等)金属或合金薄膜，可以使金刚石在胎体材料中实现冶金结合，显著提高金刚石在胎体中的粘结强度，有效提高金刚石工具的性能与质量。
[0004]目前，金刚石表面金属化可以实现金刚石与许多材料之间的结合，在金刚石表面镀覆金属钛是使金刚石表面金属化的重要手段。但是传统的物理和化学相沉积难以对颗粒状的金刚石磨料进行大批量镀覆，不适用于颗粒状的金刚石的大批量工业化生产，同时存在镀覆不均匀、易漏镀等问题，故基于上述问题，为此我们设计这样一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法，来解决上述问题。
[0005]在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法，本专利技术所要解决的技术问题是：传统的物理和化学相沉积难以对颗粒状的金刚石磨料进行大批量镀覆，不适用于颗粒状的金刚石的大批量工业化生产。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种金刚石表面镀钛复合结构及制造方法，包括金刚石磨料与包裹在金刚石磨料外壁面的TiC层及纯Ti金属层，所述纯Ti金属层包裹在TiC层的外壁面。
[0008]在一个优选地实施方式中，所述金刚石磨料的样品种类有大颗粒单晶金刚石、SMD40/50目金刚石、纳米金刚石与金刚石薄膜。
[0009]在一个优选地实施方式中，所述大颗粒单晶金刚石的规格为4
×4×
1mm，所述SMD40/50目金刚石的平均粒径为300微米，所述纳米金刚石的平均粒径位于50～100微米之间，所述金刚石薄膜的规格为8
×
8mm。
[0010]一种金刚石表面镀钛复合结构制造方法，包括如下步骤：
[0011]步骤一：准备原料；
[0012]选取一定重量的金刚石磨料、三氯化钛粉体、氢化钛粉体的镀膜原料。
[0013]步骤二：原料处理；
[0014]将金刚石磨料、三氯化钛粉体、氢化钛粉体按100:15:2的比例在混合容器中均匀混合，混合完毕后装于镀膜容器中，并一同放入真空室中，再在真空微蒸发镀膜机中进行抽真空加热，其中真空微蒸发镀膜机中的镀膜原料温度选择在923
‑
1123K之间，镀覆时间选择为0.5～3h之间。
[0015]步骤三：成品制成；
[0016]反应完毕后，利用冷却风机进行冷却，待冷却完毕后，取出物料，然后利用筛分设备筛分后获得镀钛金刚石，最后进行清洗、干燥及分析。
[0017]在一个优选地实施方式中，所述步骤三中成分分析分为物相组成分析、小角掠射分析、TiC层的形貌分析、镀层的TEM观察。
[0018]在一个优选地实施方式中，所述步骤三中的镀钛金刚石清洗用超声波清洗。
[0019]在一个优选地实施方式中，所述镀钛金刚石的成分分析使用理学D/MAX
‑
rB型X射线衍射仪分析物相组成，扫描速度2K/min，电压为40KV，电流为150mA。
[0020]在一个优选地实施方式中，所述小角掠射分析使用理学D/MAX
‑
rB型X射线衍射仪对镀钛金刚石薄膜进行不同角度的小角掠射分析，掠射角选择在0.3～12
°
。
[0021]在一个优选地实施方式中，所述TiC层的形貌分析中，选用镀覆温度为1023K，镀覆时间为1、10、20、30min，对大颗粒单晶金刚石进行真空微蒸发镀钛，镀后金刚石用氢氟酸清洗后去除表面的金属钛，并对试样进行超声波清洗后置于AUTO
‑
PROBE cp原子力显微镜下，对其反应产物的形貌及生产过程进行分析。
[0022]本专利技术的技术效果和优点：
[0023]本专利技术通过采用将金刚石颗粒、三氯化钛和氢化钛粉末混合物在真空环境下加热的“真空蒸发镀覆”方法，在镀覆温度为923～1073，压力为1～10Pa的工艺条件下，可以在金刚石表面形成均匀的镀钛层，同时在镀覆过程中，由于氯化钛的挥发造成了每个超硬磨粒周围均一的气相环境，则可以通过控制气相压力控制钛原子沉积速度，保证在每个磨粒表面形成均匀连续的镀层。因而从根本上解决了堆积状磨粒镀覆不均匀、易漏镀的问题，实现了金刚石磨粒的单次大批量镀覆，解决了
技术介绍
中的问题。
附图说明
[0024]图1为本专利技术金刚石表面镀钛复合结构图。
[0025]图2为本专利技术流程图。图3为真空微蒸发镀覆工艺压力(真空度)、温度曲线示意图。
[0026]图中标记：1、金刚石磨料；2、TiC层；3、纯Ti金属层。
具体实施方式
[0027]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0028]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
[0029]实施例
[0030]结合附图1
‑
2所示，实施方式具体为：
[0031]本专利技术提供了一种金刚石表面镀钛复合结构，包括金刚石磨料1与包裹在金刚石磨料1外壁面的TiC层2及纯Ti金属层3，纯Ti金属层3包裹在TiC层2的外壁面。
[0032]其中，金刚石磨料的样品种类有大颗粒单晶金刚石、SMD40/50目金刚石、纳米金刚石与金刚石薄膜，大颗粒单晶金刚石的规格为4
×4×
1mm，所述SMD40/50目金刚石的平均粒径为300微米，所述纳米金刚石的平均粒径位于5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石表面镀钛复合结构，其特征在于，包括金刚石磨料(1)与包裹在金刚石磨料(1)外壁面的TiC层(2)及纯Ti金属层(3)，所述纯Ti金属层(3)包裹在TiC层(2)的外壁面。2.根据权利要求1所述的一种金刚石表面镀钛复合结构，其特征在于：所述金刚石磨料(1)的样品种类有大颗粒单晶金刚石、SMD40/50目金刚石、纳米金刚石与金刚石薄膜。3.根据权利要求2所述的一种金刚石表面镀钛复合结构，其特征在于：所述大颗粒单晶金刚石的规格为4
×4×
1mm，所述SMD40/50目金刚石的平均粒径为300微米，所述纳米金刚石的平均粒径位于50～100微米之间，所述金刚石薄膜的规格为8
×
8mm。4.一种金刚石表面镀钛复合结构制造方法，包括如下步骤：步骤一：准备原料；选取一定重量的金刚石磨料(1)、三氯化钛粉体、氢化钛粉体的镀膜原料。步骤二：原料处理；将金刚石磨料(1)、三氯化钛粉体、氢化钛粉体按100:15:2的比例在混合容器中均匀混合，混合完毕后装于镀膜容器中，并一同放入真空室中，再在真空微蒸发镀膜机中进行抽真空加热，其中真空微蒸发镀膜机中的镀膜原料温度选择在923
‑
1123K之间，镀覆时间选择为0.5～3h之间。步骤三：成品制成；反应完毕后，利用冷却风机进行冷却，待冷却完毕后，取出物料，然后利用筛分设备筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启金，王淑，宁振东，
申请(专利权)人：厦门竑锋金刚石工具有限公司，
类型：发明
国别省市：