[实用新型]能改善应力的金刚石膜层结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能改善应力的金刚石膜层结构。

背景技术

CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉积)金刚石。含碳气体和氧气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长成聚晶金刚石(或控制沉积生长条件沉积生长金刚石单晶或者准单晶)。

由于CVD金刚石中不含任何金属催化剂，因此它的热稳定性接近天然金刚石。同高温高压人工合成聚晶金刚石一样，CVD金刚石晶粒也呈无序排列，无脆性解理面，因此呈现各向同性。CVD金刚石现在被用为刀具材料的一种。

金刚石的高硬度、高耐磨性使得金刚石薄膜成为极佳的工具材料。作为工具材料，金刚石薄膜可以由两种不同的应用形式。第一种形式是将沉积以后的金刚石膜剥离下来，然后重新加以切割、研磨，并焊接到工具的端部。由于这种钎焊强度远低于PCD材料金刚石层与硬质合金之间的结合强度。当它应用于断续切削时，其界面的连接就显得很脆弱。若能够解决CVD金刚石的钎焊问题，那么CVD金刚石刀具材料将能够在整个机械加工领域同PCD材料竞争。这种材料与PCD相比，具有热稳定性好、工具使用寿命长的优点。缺点是晶粒间的内聚强度低，材料表现出较大的内应力和脆性。另外，由于CVD金刚石缺乏导电性，阻碍了该材料对电火花切割和抛光加工技术的应用。而该技术在金刚石刀具加工业，尤其是木材刀具的刃磨和重刃磨上得到了广泛的应用。第二种形式是将金刚石膜直接沉积到工具表面上，薄膜厚度较薄，成本较低。这种方法也有不足：沉积的薄膜对衬底材料的附着力不容易提高。

现有的金刚石复合片结构多为金刚石层与硬质合金层复合的单层结构。用于钻头等工具上受到限制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种能改善应力的金刚石膜层结构，包括：基台；设置于所述基台上的应力分散层；形成在所述应力分散层上的金刚石层；形成在所述金刚石层上的硬质合金层，其中，所述应力分散层包括位于最下层的第一无机层、位于中间层的有机层和位于最上层的第二无机层。

优选地，所述金刚石层的厚度为0.5-1.5mm。

优选地，所述第一无机层的材料可以为氮化硅，所述第二无机层的材料为碳化硅，所述有机层的材料为聚酰亚胺。

优选地，所述第一无机层和第二无机层的厚度在本实施例中设置为0.05-0.2mm，所述有机层的厚度为1-10mm。

优选地，所述硬质合金层的厚度为2-10mm。

优选地，所述金刚石层通过化学气相沉积的方法形成，所述第一无机层、有机层和第二无机层均通过沉积方法形成。

本实用新型的有益效果：

1、可以显著提升金刚石层的附着力，同时也因为有机层的设置，缓解了无机层之间的应力，以达到较好的切割效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本实用新型造成不必要的限制。

如图1所示，为一种能改善应力的金刚石膜层结构，包括：基台101；设置于基台101上的应力分散层；形成在应力分散层上的金刚石层104；形成在金刚石层104上的硬质合金层105。其中，应力分散层包括无机-有机-无机的三层结构，具体包括位于最下层的第一无机层102a，位于中间层的有机层103和位于最上层的第二无机层102b。金刚石层通过化学气相沉积的方法形成，第一无机层、有机层和第二无机层均通过沉积方法形成。

在本实施例中，金刚石层的厚度为0.5-1.5mm。

在本实施例中，第一无机层的材料可以为氮化硅，第二无机层的材料为碳化硅，有机层的材料为聚酰亚胺。发明人经过试验研究，基台上直接通过CVD形成金刚石层由于基台表面过于光滑，金刚石层无法有效吸附在基台表面，因此本实施例引入了第一无机层加强金刚石表面的吸附力，但由于无机层本身的脆性，使得无机层本身容易断裂，因此，发明人提出了无机-有机-无机的三明治结构，可以显著提升金刚石层的附着力，同时也因为有机层的设置，缓解了无机层之间的应力，以达到较好的切割效果。