[发明专利]一种金刚石/碳化硅三维复合结构的制备方法及其制备的产品

摘要

本发明公开了供一种金刚石/碳化硅三维复合结构的制备方法及其制备的产品，目的在于解决现有的微米晶/纳米晶金刚石多层膜结构强烈地依赖于基体材料的种类，无法用于含有石墨相催化效应金属基体的问题。本发明能够在无需额外基体预处理的情况下，在多种基体材料（如不锈钢，WC‑Co，Si3N4等）上，实现一步不间断生长金刚石/立方碳化硅的三维复合结构，有效减少处理工序，节约生长时间和人力成本。同时，本发明制备的三维复合结构能显著提高涂层在基体表面的粘附性、耐磨性以及断裂韧性，满足高性能表面涂层领域应用的需求，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

主权项

一种金刚石/碳化硅三维复合结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将基体清洗干燥后，得到预处理基体；（2）将预处理基体放入化学气相沉积设备的反应腔体中，反应腔体抽真空后，通入高纯氢气，开启化学气相沉积设备，引发气体分子反应；（3）达到沉积条件后，制备金刚石/碳化硅多层膜结构或制备金刚石/碳化硅砖‑墙复合结构，制备完成后，关闭化学气相沉积设备和反应气体，即可；所述步骤2中，化学气相沉积设备为微波等离子体化学气相沉积设备或者热丝化学气相沉积设备；所述步骤3中，制备金刚石/碳化硅多层膜结构的步骤如下：（a）达到沉积条件后，向反应腔体内引入有机硅烷气体，在预处理基体上沉积立方碳化硅层；（b）待步骤a的立方碳化硅层达到设定要求后，关闭有机硅烷气体，在化学气相沉积设备的反应腔体与基体之间加载直流电压，并通入烃类气体，开始金刚石的形核；（c）待金刚石的形核达到设定要求后，关闭直流电压，继续通入烃类气体，完成金刚石层的制备；（d）待步骤c完成后，重复步骤a至c，得到金刚石/碳化硅多层膜结构；所述步骤3中，制备金刚石/碳化硅砖‑墙复合结构的步骤如下：（e）达到沉积条件后，向反应腔体内引入有机硅烷气体，在预处理基体上沉积立方碳化硅层；（f）待步骤e的立方碳化硅层达到设定要求后，关闭有机硅烷气体，在化学气相沉积设备的反应腔体与基体之间加载直流电压，并通入烃类气体，开始金刚石的形核；（g）待金刚石的形核达到设定要求后，关闭直流电压，继续通入烃类气体和有机硅烷气体的混合物，生长金刚石/碳化硅复合层；（h）待步骤g完成后，得到金刚石/碳化硅砖‑墙复合结构。