[发明专利]一种金刚石复合体以及金刚石表面金属化方法

说明书

技术领域

本发明属于金刚石复合材料领域。具体地，本发明涉及一种金刚石复合体以及金刚石表面金属化方法。

背景技术

目前，金刚石工具基材一般来说均为硬质合金或不锈钢，在这些基材上焊接金刚石片或金刚石颗粒主要问题在于金刚石与金属之间结合强度低。

为提高金刚石工具的寿命，采用金刚石表面改性方法提高金刚石表面与金属间的浸润性和结合强度成为比较合理的方法。目前国内镀覆比较均匀的是采用磁控溅射、化学镀、电镀、PVD、CVD等方法在金刚石表面沉积金属层或碳化物层来提高金刚石与金属间的结合力。相对电镀、化学镀来说，由于镀层金属与金刚石之间仍然处于机械咬合，二者之间结合强度不高；而PVD、CVD以及磁控溅射则一方面设备成本高，效率低下，另一方面不适合于金刚石粉体表面改性，镀覆表面均匀性难以控制。

综上所述，本领域迫切需要一种低成本、显著改善金刚石与金属间的结合性能的金刚石颗粒表面改性的方法或产品。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种制法简便、性能优异的金刚石复合体材料及其制法。

在本发明的第一方面中，提供了一种金刚石复合体，所述复合体包括金刚石颗粒以及结合于金刚石颗粒表面的复合涂层；

其中，所述复合涂层包括碳化硼纳米层以及硼合金纳米层，所述碳化硼纳米层结合于金刚石颗粒表面；所述硼合金纳米层结合于所述碳化硼纳米层表面。

在一优选例中，所述的复合涂层是通过在金刚石颗粒表面原位生长一步形成的。

在另一优选例中，所述的复合涂层是将在金刚石颗粒表面原位生长形成的硼及碳化硼与合金金属共混后经加热反应制得的。

在另一优选例中，所述的复合涂层是将在金刚石颗粒表面原位生长形成的硼及碳化硼经化学镀或电镀合金金属后加热反应制得的。

在另一优选例中，所述的金刚石颗粒为天然的金刚石粉体、块体或薄膜；或为经高温、高压或化学气相沉积生成的金刚石粉体、块体或薄膜。

在另一优选例中，所述复合涂层的总厚度为1-1000000nm；较佳地，为10-500000nm。

在另一优选例中，所述复合涂层还含有硼纳米层，且所述硼纳米层位于所述碳化硼纳米层和硼合金纳米层之间。

在另一优选例中，所述硼合金为硼与选自下组的合金金属形成的硼合金：铜、铝、镍、银或其组合。

在本发明第二方面中提供了一种金刚石复合体的制备方法，包括步骤：

(1)提供一种包含金刚石颗粒、硼原料、铜原料和有机溶剂的混合浆料；

(2)在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中，将步骤(1)的混合浆料进行加热反应，从而得到一本发明第一方面所述的金刚石复合体；且所述硼合金为硼铜合金。

在另一优选例中，按步骤(1)的混合浆料总重量计算，金刚石颗粒的质量分数为5－95wt%；较佳地为20－85wt%；更佳地为20－65wt％；和/或

按步骤(1)的混合浆料总重量计算，硼原料的质量分数为10－90wt%；较佳地为10－50wt%；更佳地为10－40wt％；和/或

按步骤(1)的混合浆料总重量计算，铜原料的质量分数为10－95wt%；较佳地为20－85wt%；更佳地为30－75wt％；和/或

按步骤(1)的混合浆料总重量计算，有机溶剂的质量分数为0－90wt%；较佳地为1－35wt%；更佳地为1－5wt％。

在本发明第三方面中提供了一种金刚石复合体的制备方法，包括步骤：

(a)提供一包含金刚石颗粒、硼原料和有机溶剂的混合浆料；和

(b)在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中，将步骤(a)的混合浆料进行加热反应，从而得到金刚石复合体中间体；和

(c-1)将步骤(b)制得的金刚石复合体中间体与合金金属原料和有机溶剂共混，在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中，进行加热反应，从而得到金刚石复合体；或

(c-2)步骤(b)制得的金刚石复合体中间体经化学镀或电镀处理，在该中间体的表面上镀覆一层合金金属层，然后，在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中，进行加热反应，从而得到如本发明第一方面所述的金刚石复合体。

在另一优选例中，按步骤(a)的混合浆料总重量计算，金刚石颗粒的质量分数为5－95wt%；较佳地为20－85wt%；更佳地为20－65wt％；和/或