[发明专利]复杂形状金刚石涂层刀具的HFCVD批量制备方法有效

申请号：	201711280418.2	申请日：	2017-12-06
公开（公告）号：	CN108559970B	公开（公告）日：	2019-11-01
发明（设计）人：	孙方宏;王新昶;王华	申请（专利权）人：	上海交通大学
主分类号：	C23C16/27	分类号：	C23C16/27;C23C16/46
代理公司：	上海汉声知识产权代理有限公司 31236	代理人：	庄文莉
地址：	200240 ***	国省代码：	上海;31
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摘要：	本发明公开了一种复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的HFCVD批量制备方法；将预处理后的复杂形状刀具刀柄插入刀具冷却底座后，放置在HFCVD设备水冷工作台上；刀具冷却底座由钼片层、石墨层、紫铜层或不锈钢层择优搭配而成；刀具冷却底座上设有与刀柄直径和长度相匹配的钻孔；HFCVD设备采用单层热丝；HFCVD设备在刀具安装及薄膜生长过程中，通过控制水冷工作台升降可实现刀具冷却底座自由升降；通入氢气、碳源及掺杂源在复杂形状刀具表面沉积单层或复合金刚石薄膜。本发明能够方便、有效地控制刀具刀刃区域温度数值，保证温度场及反应基团密度场的均匀分布，保证金刚石薄膜的均匀沉积，避免刀柄位置积碳杂质沉积造成“黑杆”现象。
搜索关键词：	刀具冷却底座刀柄复杂形状刀具复杂形状批量制备单层金刚石薄膜涂层刀具预处理金刚石涂层刀具薄膜生长过程复合金刚石工作台升降金刚石薄膜有效地控制表面沉积不锈钢层刀具安装刀具刀刃反应基团均匀沉积杂质沉积自由升降氢气掺杂源密度场设备水石墨层温度场紫铜层钼片层积碳热丝水冷钻孔薄膜匹配搭配保证
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【主权项】：

1.一种复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的热丝化学气相沉积批量制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将预处理后的复杂形状刀具的刀柄插入刀具冷却底座后，放置在HFCVD设备水冷工作台上；所述刀具冷却底座上设有与刀柄直径和长度相匹配的钻孔；所述刀具冷却底座包括两层、三层或四层结构；所述两层结构为钼片层/不锈钢层、钼片层/紫铜层或钼片层/石墨层，所述三层结构为钼片层/紫铜层/不锈钢层或钼片层/石墨层/不锈钢层，所述四层结构为钼片层/石墨层/紫铜层/不锈钢层；S2、所述HFCVD设备采用单层热丝；通入氢气和碳源，或是通入氢气、碳源和掺杂源在复杂形状刀具表面沉积金刚石薄膜；在刀具安装及薄膜沉积过程中，通过控制HFCVD设备水冷工作台升降实现刀具冷却底座自由升降；所述热丝辐射的热量随着刀具冷却底座的升降均匀作用在刀刃的不同位置上；步骤S1中，钼片层的厚度为0.05‑10mm，不锈钢层的厚度为10‑120mm，紫铜层的厚度为10‑150mm，石墨层的厚度为10‑180mm，在刀具冷却底座中，均以钼片层作为表层，钼片层既可以与下面一层紧密贴合，也可以与下面一层之间形成一定中空间距。

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摘要：本发明公开了一种复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的HFCVD批量制备方法；将预处理后的复杂形状刀具刀柄插入刀具冷却底座后，放置在HFCVD设备水冷工作台上；刀具冷却底座由钼片层、石墨层、紫铜层或不锈钢层择优搭配而成；刀具冷却底座上设有与刀柄直径和长度相匹配的钻孔；HFCVD设备采用单层热丝；HFCVD设备在刀具安装及薄膜生长过程中，通过控制水冷工作台升降可实现刀具冷却底座自由升降；通入氢气、碳源及掺杂源在复杂形状刀具表面沉积单层或复合金刚石薄膜。本发明能够方便、有效地控制刀具刀刃区域温度数值，保证温度场及反应基团密度场的均匀分布，保证金刚石薄膜的均匀沉积，避免刀柄位置积碳杂质沉积造成“黑杆”现象。

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摘要：本发明公开了提供一种石墨加热化学气相沉积超纳米金刚石的设备，包括样品台组件、进气系统、石墨加热器组件,样品台组件的样品台用于放置待沉积基片，进气系统用于提供反应气体，石墨加热器组件包括石墨块和加热组件，石墨块位于所述样品台组件的样品台上方，且与样品台相向的加热端的结构与待加工基片上表面形状相同；石墨块上开设有若干导流孔，导流孔用于供所述进气系统的反应气体通过所述石墨块到达待沉积基片的上方；加热组件用于加热石墨块。本发明设置可以在异形基片上沉积膜厚、织构和性能一致、高质量的超纳米晶金刚石膜，用作高强度、耐磨的保护膜和功能性薄膜等，也可以制造异形结构的超纳米晶金刚石零部件。

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摘要：本发明属于化学气相沉积领域，并公开了一种热丝化学气相沉积设备。本设备包括反应腔体，支撑台架，腔体上盖采用翻盖式结构，腔体四周布置了两个翻盖式观察窗，腔体内部零部件包括金属热丝、热丝架、弹簧拉紧装置、热丝电极、钼板基座、进气口及抽气口，热丝架为双层结构，通过连接弹簧拉伸装置保持金属热丝的紧绷，反应腔体共焊接五条冷却水道，分别分布于盖板、腔体侧壁上部、腔体外壁下部、弹簧装置连接块以及下底板，冷却水道中通入冷却水用于带走沉积实验产生的热量；支撑台架是反应腔体的载体。通过本发明，增强热丝化学气相沉积过程的便捷性和安全性，提高设备的沉积效率。

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摘要：本发明是一种热丝固定装置及金刚石薄膜生长设备，涉及金刚石薄膜制备技术领域，为解决现有热丝气相沉积法制备金刚石薄膜的过程中，无法对温度场进行有效控制，从而无法获得品质良好的金刚石薄膜的问题而设计。该热丝固定装置包括至少一个用于固定热丝的丝架，至少一个丝架上安装有测温元件承载架，测温元件承载架用于安装测温元件，以对镀膜的环境温度进行测量，测温元件承载架滑动安装于丝架，安装于测温元件承载架的测温元件能够伸入镀膜区间。该金刚石薄膜生长设备包括上述热丝固定装置。本发明提供的热丝固定装置及金刚石薄膜生长设备用于在衬底上获得品质良好的金刚石薄膜。

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申请日： 2018-12-14 - 公布日： 2019-08-23 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本实用新型提供了一种热丝化学气相沉积用基片台及热丝化学气相沉积装置，涉及涂层沉积设备技术领域。该基片台上设置有用于承载基体的承载面，承载面为斜面且承载面距热丝之间的距离呈梯度变化；通过上述基片台特定结构的设置，使得置于基片台承载面上的基体在沉积过程中，基体表面能够得到形核密度呈梯度变化的薄膜或者涂层；且该基片台结构简单，使用便利，可满足不同梯度涂层的沉积需求。本实用新型还提供一种热丝化学气相沉积装置，包括上述热丝化学气相沉积用基片台。鉴于上述基片台所具有的优势，使得包含上述基片台的热丝化学气相沉积装置也具有同样的优势，为基体上薄膜或者涂层的梯度沉积提供了工业基础。

钛合金复合材料、外科植入物和医疗器械-201822129956.8
发明人：唐永炳;黄磊;王陶;王星永 -专利权人：深圳先进技术研究院
申请日： 2018-12-18 - 公布日： 2019-08-23 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本实用新型提供了一种钛合金复合材料、外科植入物和医疗器械，涉及钛合金复合材料技术领域。该钛合金复合材料包括钛合金基底和形成在钛合金基底表面的金刚石涂层，金刚石涂层包括微米金刚石和纳米金刚石层，微米金刚石在钛合金基底表面非连续分布，纳米金刚石层形成于钛合金基底未分布有微米金刚石的表面以及微米金刚石表面，该金刚石涂层具有一定的杀菌抑菌作用，同时具有稳定的物理化学性质，以及较低的摩擦系数、较高的硬度和弹性模量，使得该金刚石涂层与钛合金基底复合形成的钛合金复合材料具有优良的生物相容性、杀菌抑菌效用以及耐腐蚀和耐磨损性能。本实用新型还提供了一种外科植入物和医疗器械，其具有良好的医学应用前景。

一种利用粒子束调控技术制备多孔掺杂类金刚石薄膜的方法-201610037867.3
发明人：张旭;周晗;吴先映;廖斌;英敏菊 -专利权人：北京师范大学
申请日： 2016-01-21 - 公布日： 2019-08-20 - 主分类号： C23C16/27
摘要：一种利用粒子束调控技术制备掺杂多孔类金刚石(DLC)薄膜的方法，属于无机纳米材料领域。该发明利用磁过滤阴极弧沉积装置，以镍源为阴极，以含碳气体为前驱气体，在一定的粒子束参数条件下沉积碳基镍纳米复合薄膜，其结构为镍金属颗粒分散在周围的非晶碳相中，仅有少量的镍原子掺杂在非晶碳相中。将制备好的薄膜材料用化学溶液腐蚀，去除薄膜中的镍金属相而保留非晶碳相和其中掺杂的镍原子，用去离子水冲洗后即可得到掺杂多孔DLC薄膜。通过对实验中的粒子束参数进行控制，即实现孔隙直径、孔隙密度、薄膜中SP3键相对含量以及掺杂量均可调控的掺杂多孔DLC薄膜材料。该方法操作简单，制备周期短并可实现掺杂多孔DLC薄膜材料的大批量生产。

一种基于碳化后超声处理的钛基金刚石涂层结合力增强方法-201910547130.X
发明人：徐锋;高继业;马震宇;施莉莉;王雪;左敦稳 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2019-06-24 - 公布日： 2019-08-16 - 主分类号： C23C16/27
摘要：一种基于碳化后超声处理的钛基金刚石涂层结合力增强方法，其特征是它的主要步骤有：首先使用砂纸打磨钛衬底表面以去除表面氧化层和油污，之后超声清洗衬底表面，其次采用喷砂机对衬底表面进行喷砂处理，之后采用化学气相沉积设备对衬底进行碳化处理，然后对碳化后的衬底置于金刚石微粉丙酮悬浊液中超声震荡，最后，将超声清洗并吹干后的钛衬底置于化学气相沉积设备中进行金刚石涂层制备。本发明工艺简单，操作容易，且相对于传统喷砂后随即超声震荡预处理等方法，膜基结合性能得到了明显改善。

用于制备大面积金刚石薄膜的热壁热丝CVD的装置-201910474119.5
发明人：不公告发明人 -专利权人：杭州睿清环保科技有限公司
申请日： 2019-06-03 - 公布日： 2019-08-02 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本发明涉及一种用于制备大面积金刚石薄膜的热壁热丝CVD的装置，包括包括密闭的反应腔室（1），绝热壁（2），反应腔室密封法兰前盖（3），反应腔室密封法兰后盖（4），热丝支架（5），样品支架（6），反应气瓶（13），电源（12），真空泵（11），冷却循环水机（14），热丝（10），隔热前置挡板（9），隔热后置挡板（7）和电阻丝（8）。由于绝热壁（2）与反应腔室（1）直接安置了用于加热的电阻丝（8），可以实现整个腔室的温度均匀的维持在700℃以上。与现有的技术相比，本发明能够实现大面积的金刚石薄膜的生产，提升了大面积的金刚石薄膜的质量。

电感耦合等离子体沉积金刚石的方法-201710107276.3
发明人：孙元成;宋学富;杜秀蓉;张晓强 -专利权人：中国建筑材料科学研究总院
申请日： 2017-02-27 - 公布日： 2019-07-30 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本发明是关于一种电感耦合等离子体沉积金刚石的方法，采用氩气，氢气和甲烷混合气体为等离子体源气体，通过气体流量控制器进入气体分流器；利用输入功率≥100kW的高频设备提供频率为1‑8MHz的高频振荡电流，产生高频电磁场，形成高频等离子体；所述高频等离子体进入沉积系统中将沉积基体加热，得到沉积金刚石；其中气体分流器的出口为环形分布的小孔阵列。本发明利用大功率电感耦合高频等离子体作为激活热源，采用化学气相沉积法制备金刚石，以较高速率制备大面积、高质量金刚石。

薄膜沉积装置及系统-201821225981.X
发明人：刘金章;杨欣泽 -专利权人：北京蜃景光电科技有限公司
申请日： 2018-08-01 - 公布日： 2019-07-30 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本实用新型公开了薄膜沉积装置及系统，涉及薄膜沉积技术领域。本实用新型提供的薄膜沉积装置包括水平底座、沉积组件、加热组件、混气组件及抽真空组件。沉积组件包括沉积室、支架、基片台、衬底及升降机构，升降机构使沉积室升降，沉积室能够与水平底座密封连接并围成密封的沉积空间。沉积室设置有第一进气口和第二进气口，混气组件与第一进气口密封连接，抽真空组件与第二进气口密封连接。加热组件包括均位于沉积空间内的电热丝和二导电支撑柱。本实用新型还提供一种包括薄膜沉积装置的薄膜沉积系统。本实用新型提供的薄膜沉积装置及系统装配方便，具有良好的沉积速度和均匀性，能够保证金刚石薄膜产品的质量，也能够保证电热丝的使用寿命。

一种MPCVD金刚石膜基片-201821433611.5
发明人：龚闯;吴剑波;朱长征;余斌 -专利权人：上海征世科技有限公司
申请日： 2018-09-03 - 公布日： 2019-07-30 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本实用新型公开了一种MPCVD金刚石膜基片，所述MPCVD金刚石膜基片包括MPCVD金刚石层，所述金刚石层两侧分别设有相对称的卡槽，每个卡槽内内嵌有泡沫铝层，所述金刚石层两侧分别焊接有第一散热层和第二散热层，所述第一散热层上设有第一连接柱，所述第二散热层上设有第二连接柱，所述MPCVD金刚石膜基片还包括第一硬质合金层和第二硬质合金层，所述第一硬质合金层上设有第一连接槽，所述第一连接槽与第一连接柱可拆卸连接，所述第二硬质合金层上设有第二连接槽，所述第二连接槽与第二连接柱可拆卸连接。本实用新型大大提高了MPCVDCVD金刚石基片的强度，并且散热效率非常好。

一种铝镁合金镀膜方法-201910497853.3
发明人：王春梅;安超;米涛;闫晓金;陶颖;苏泽盛;李忠磊 -专利权人：北华航天工业学院
申请日： 2019-06-10 - 公布日： 2019-07-26 - 主分类号： C23C16/27
摘要：本发明公开了一种铝镁合金镀膜方法，本发明采用在铝镁合金工件表面镀制一层碳化铬层，再镀制一层金刚石膜的方法，使镀膜层与铝镁合金工件基体之间具有很好的附着力，有效提高了工件的硬度、强度、耐磨性和韧性，本发明的镀膜方法，工艺简单、高效，具有推广应用的价值。

专利分类

C 化学；冶金

C23 对金属材料的镀覆；用金属材料对材料的镀覆；表面化学处理；金属材料的扩散处理；真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆；金属材料腐蚀或积垢的一般抑制
C23C 对金属材料的镀覆；用金属材料对材料的镀覆；表面扩散法，化学转化或置换法的金属材料表面处理；真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆
C23C16-00 通过气态化合物分解且表面材料的反应产物不留存于镀层中的化学镀覆，例如化学气相沉积
C23C16-01 .在临时基体上，例如在随后通过浸蚀除去的基体上
C23C16-02 .待镀材料的预处理
C23C16-04 .局部表面上的镀覆，例如使用掩蔽物的
C23C16-06 .以金属材料的沉积为特征的
C23C16-22 .以沉积金属材料以外之无机材料为特征的

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[发明专利]复杂形状金刚石涂层刀具的HFCVD批量制备方法有效

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