[发明专利]金刚石涂层氮化硅陶瓷整体刀具及其制备方法与刀具在石墨中的应用

权利要求书

1.金刚石涂层氮化硅陶瓷整体刀具，其特征在于：所述刀具由氮化硅陶瓷基体和金刚石薄膜涂层构成，所述金刚石薄膜涂层涂抹在氮化硅陶瓷基体表面，所述金刚石薄膜涂层的厚度为7～12μm；

所述刀具包括切削刀尖，刃部及夹持刀柄，刃部的周刃前角γ为5～15°，刃部的周刃后角α为10～14°，刃部的螺旋角β为15～45°，刃部的刃为4条；

所述切削刀尖的圆弧半径R为0.18～0.22mm；

所述刃部的长度H1为4.7～5.3mm；

所述刀具的长度H2为49.5～50.5mm；

所述的金刚石涂层氮化硅陶瓷整体刀具的制备方法包括步骤：

S1：氮化硅陶瓷基体放入混有金刚石微粉正己烷悬浮液中，采用超声振动方法进行种植金刚石种子；

S2：完成步骤S1后，将氮化硅陶瓷基体采用丙酮超声波清洗3～8分钟，再用92％～98％无水酒精超声波清洗2～4分钟，干燥后放入热丝CVD化学气相沉积涂层炉；

在步骤S1之前，所述刀具前刀面采用金刚石浆料在铸铁研磨盘进行研磨成型，然后用CF₄等离子体干法刻蚀进行表面纳米处理控制微糙化；

步骤S2中，热丝CVD沉积参数灯丝温度为2000～2400℃，基体温度为750～800℃，总压力为3.0～5.0kPa，总流量为300～350sccm，CH₄/H₂为1％～3％，沉积时间为6～10h；

所述金刚石微粉的大小为0.5～1μm；

通过LabRAM HR Evolution型拉曼光谱仪进行测定，光谱仪的激光波长为800nm,通光效率30％，氮化硅陶瓷基体金刚石薄膜拉曼光谱强度最大值所对应的拉曼频移为1335cm^-1，波峰的半高宽为2.5cm^-1；

所述金刚石薄膜表面均是SP³杂化结构立方晶体金刚石；

刀具为TiN颗粒增强β-Si₃N₄陶瓷刀具；

所述金刚石涂层氮化硅陶瓷整体刀具应用在曲面手机热弯玻璃石墨模高速加工中。