[发明专利]一种在莫桑钻表面沉积金刚石膜涂层的方法

权利要求书

1.一种在莫桑钻表面沉积金刚石膜涂层的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑钻进行超声研磨预处理；

(2)将经过超声研磨处理后的莫桑钻取出并清洗；

(3)对清洗后的莫桑钻施加压力，使其固定于样品台预先设定的凹部内，所述样品台的凹部为倒圆锥形结构，在所述倒圆锥形结构的顶端设置圆环形台阶；

(4)对带有莫桑钻的样品台进行等离子体处理，然后进行金刚石膜化学气相沉积，得到带有金刚石膜涂层的莫桑钻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述倒圆锥形的锥角小于所述莫桑钻的亭部棱锥角，优选所述倒圆锥形的锥角比所述莫桑钻的亭部棱锥角小2°以内；

和/或，所述倒圆锥形结构的底部设置有保护腔，避免所述莫桑钻的亭部底尖受损；

和/或，所述样品台的材质为铜。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述样品台的凹部的最大深度小于所述莫桑钻台面到亭部底尖的高度且大于所述莫桑钻亭部到亭部底尖的高度，所述圆环形台阶底部的中心圆的直径小于所述莫桑钻的腰径，所述倒圆锥形结构延伸至所述样品台表面的中心圆的直径与所述圆环形台阶底部的中心圆的直径相等；

优选地，所述圆环形台阶的高度小于所述莫桑钻台面到腰棱的高度。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的压力为50-500kgf。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述化学气相沉积的压力为3-20kPa；

所述化学气相沉积金刚石膜分为两个阶段，第一阶段在甲烷浓度为3-10％的气氛下沉积5-20min，第二阶段在甲烷浓度为0.5-3％的气氛下沉积10-120min。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述纳米金刚石粉末悬浮液中，所述纳米金刚石粉末的浓度为5-20％；

和/或，所述纳米金刚石粉末的粒度为5-200nm；

和/或，所述超声研磨预处理的时间为1-6h。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理的方法和所述化学气相沉积的方法均采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积方法或微波等离子体化学气相沉积方法；

优选地，所述等离子体处理的温度为700-1000℃，时间为5-30min。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在纳米金刚石粉末悬浮液中对莫桑钻进行超声研磨预处理，所述纳米金刚石粉末的粒度为5-200nm，所述纳米金刚石粉末的浓度为5-20％，所述超声研磨预处理的时间为1-6h；

(2)将进行超声研磨预处理的莫桑钻取出，依次利用去离子水和无水乙醇进行超声清洗；

(3)然后对清洗后的莫桑钻施加50-500kgf的压力，使其固定于铜制样品台预先设定的凹部内，所述样品台的凹部为倒圆锥形结构，在所述倒圆锥形结构的顶端设置圆环形台阶，在所述倒圆锥形结构的底部设置保护腔；

(4)将带有莫桑钻的样品台置于金刚石膜沉积炉中进行等离子体处理，所述等离子体处理的温度为700-1000℃，所述等离子体处理的时间为5-30min；

(5)然后通入甲烷进行原位金刚石膜化学气相沉积，所述金刚石膜沉积炉的压力设置为3-20kPa，所述化学气相沉积分为两个阶段，第一阶段在甲烷浓度为3-10％的气氛下沉积5-20min，第二阶段在甲烷浓度为0.5-3％的气氛下沉积10-120min，得到带有金刚石膜涂层的莫桑钻。

9.权利要求1-8中的任一项所述的方法制备得到的带有金刚石膜涂层的莫桑钻，其特征在于，所述金刚石膜涂层的厚度为0.1-0.5μm，表面粗糙度小于10nm；

和/或，所述金刚石膜涂层的平均晶粒度为50-200nm。

10.根据权利要求9所述的带有金刚石膜涂层的莫桑钻，其特征在于，所述金刚石膜涂层沉积于所述莫桑钻的台面和冠部。