[发明专利]微纳米空心金刚石钻头及其制作方法

说明书

本发明公开了微纳米空心金刚石钻头及其制作方法，该微纳米空心金刚石钻头为薄壁圆管状，外表面设有螺纹槽，后端固定有与外部装置连接的连接头，前端为分布有锯齿的刃部。该制作方法为：步骤一，将可用作CVD金刚石衬底的衬底材料加工成钻头坯胎；步骤二，利用纳米金刚石粉体或者纳米金刚石乳液对钻头坯胎进行研磨；步骤三，利用化学气相沉积技术对钻头坯胎进行处理，使得钻头坯胎表面均匀沉积金刚石膜；步骤四，对表面沉积有金刚石膜的钻头坯胎的刃部进行开刃处理，并使得刃部的衬底材料露出；步骤五，利用可腐蚀衬底材料的腐蚀液体对钻头坯胎上的衬底材料进行腐蚀，最后得到微纳米空心金刚石钻头，本发明为微纳米机械加工提供了工具。

技术领域

本发明涉及一种微纳米尺度的微纳米空心金刚石钻头。本发明还涉及所述钻头的制作方法。

背景技术

微纳米器件、微纳米加工是先进制造领域一个正在蓬勃发展的先进制造产品与方法，微纳米技术制造的纳米芯片已经深刻的改变了人类的生活方式，微型电机、微型机床、微型无人机、微纳米结构的超轻材料应用等正在日益走进普通人生活中间。

光刻、3D打印、离子束或电子束刻蚀等是当前微纳米结构加工最主要的方法。但是，当前所用的光刻、离子束刻蚀、3D打印等技术，设备成本极高、工艺难度大、加工效率和速率低，无法满足更大批量的微纳米加工需求，适应微纳米时代的来临。要实现大规模量产，纳微米尺度机械加工应该具有类似宏观机电产品加工在机械加工中所处的关键地位和作用。

经查，当前微纳米加工中没有微纳米空心金刚石钻头，也没有微纳米空心金刚石钻头加工方法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种微纳米空心金刚石钻头。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供上述微纳米空心金刚石钻头的制作方法。

采用本发明的方法及制作出的高强度的微纳米空心金刚石钻头，为微纳米机械加工提供了工具，且所需设备成本低、工艺简单、加工效率和速率高，完全可以满足大批量的微纳米加工需求。

解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种微纳米空心金刚石钻头，其特征是：为薄壁圆管状，外表面设有螺纹槽，后端固定有与外部装置连接的连接头，前端为分布有锯齿的刃部。

所述微纳米空心金刚石钻头的作为刃部的前端封闭，所述锯齿分布于所述封闭端的端面上，在所述封闭端的端面上开有用于让腐蚀液体渗入腐蚀内部衬底材料的渗入孔。

解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

所述微纳米空心金刚石钻头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将可用作CVD金刚石衬底的衬底材料加工成钻头坯胎，钻头坯胎与所述微纳米空心金刚石钻头的结构相同；

步骤二：利用纳米金刚石粉体或者纳米金刚石乳液对钻头坯胎进行研磨；

步骤三：利用化学气相沉积技术对钻头坯胎进行处理，使得钻头坯胎表面均匀沉积金刚石膜；

步骤四：对表面沉积有金刚石膜的钻头坯胎的刃部进行开刃处理，并使得刃部的衬底材料露出；

步骤五：利用可腐蚀衬底材料的腐蚀液体对钻头坯胎上的衬底材料进行腐蚀，最后得到微纳米空心金刚石钻头。

优选地，所述钻头坯胎的直径大小为100～500000nm，所述的衬底材料为硅、钼或石英玻璃中的一种。

优选地，所述步骤一中的加工指机械加工或者激光雕刻。

优选地，所述步骤二中的研磨方式为超声波研磨、机械研磨或手工研磨。