[发明专利]一种超细纳米晶金刚石精密刀具及其制造方法

权利要求书

1.一种超细纳米晶金刚石刀具，其特征在于，所述刀具包括刀柄和金刚石刀，其中金刚石刀由自支撑超细纳米晶金刚石厚膜制成，其中所述厚膜的厚度为100-3000微米，其中1纳米≤金刚石晶粒尺寸≤20纳米。

2.如权利要求1所述的超细纳米晶金刚石刀具的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(i)通过直流热阴极辉光放电化学气相沉积，在硅片表面生长5～200微米厚的超细纳米晶金刚石层；

(ii)通过热丝化学气相沉积，在超细纳米晶金刚石层上继续生长超细纳米晶金刚石，得到超细纳米晶金刚石厚膜；

(iii)将硅片与超细纳米晶金刚石厚膜分离得到所述自支撑超细纳米晶金刚石厚膜；

(iv)将所述自支撑超细纳米晶金刚石厚膜切割成刀片形状，焊接至所述刀柄上，再经开刃、粗磨、精磨，获得超细纳米晶金刚石刀具。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法在步骤i)之前还包括对硅片进行形核处理的步骤。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤i)中，生长氛围为氢气、甲烷和惰性气体，氢气的流量为200-800sccm，甲烷浓度为1.5-4.0％，惰性气体浓度为10-60％。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤i)中生长气压2-5kPa，生长温度750-850℃，阴阳极间距50-75毫米，生长时间2-80小时。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤ii)中，生长氛围为氢气、甲烷和惰性气体，氢气的流量为200-800sccm，甲烷浓度2-6％，惰性气体浓度为10-20％。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤ii)中，热丝为3-20根直径0.1-0.6毫米钽丝，热丝距离样品高度13-15毫米，每根钽丝的功率为0.8-1.2kW。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤ii)中，生长气压为1.5-2.5kPa，生长时间为30-1000小时。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤iii)中，采用氢氟酸和硝酸的混合液腐蚀硅片，把硅片完全溶解掉，获得自支撑超细纳米晶金刚石厚膜。

10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤iv)具有以下一个或多个特征：

(1)采用激光切割自支撑超细纳米晶金刚石厚膜；

(2)采用铜银合金钎焊的方法进行焊接；

(3)在金刚石平面磨削数控机床上磨削后刀面，对金刚石刀具进行开刃；

(4)粗磨在电镀铸铁盘上完成，精磨在涂有超细金刚石粉的铸铁盘上完成，将刀具轮廓线精度磨至50纳米以下。