一种微型钻头金刚石薄膜涂层的制造方法

摘要

本发明公开了一种微型钻头金刚石薄膜涂层的制造方法，对微钻的基底材料进行表面处理，采用多步沉积法，控制热丝化学气相CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉淀)金刚石薄膜沉积生长条件：加热热丝的温度、腔体内的压力、反应源气体的选择与流量、热丝的排布、微型钻头顶端与热丝之间的距离、热丝排布间距、薄膜沉积生长时间、微型钻头顶部表面温度等。该微型钻头经金刚石薄膜涂层加强了微钻的耐磨与切削性能，使微型钻头的使用寿命可提高5‑10倍以上，且并未改变微钻的精度，减少了钻机换钻的频率，提高了生产效率，大幅降低了生产成本。

主权项

一种微型钻头金刚石薄膜涂层的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)表面处理：a、将微型钻头进行酸蚀，所用的酸为无机酸或有机酸，酸蚀温度控制范围为10‑90℃；酸蚀时间为：使用无机酸表面处理时间为5‑80s，使用有机酸表面处理时间为30‑500s；b、氧化剂腐蚀，在碱性条件下腐蚀，氧化剂为铁氰化物，所用的碱为无机碱，铁氰化物、碱、水的质量比为1∶1.2‑5∶30；腐蚀温度为10‑90℃；腐蚀时间为1‑20min；c、酸蚀，方法同步骤a；d、水淋洗干净；e、干燥备用；(2)用热丝化学气相CVD法沉积生长金刚石薄膜：将经过上述表面处理备用的微型钻头放置于生长腔体内进行微型钻头表面金刚石薄膜层的生长沉积，沉积过程分为形核期、生长期和生长末期三步过程，三步过程采用不同的气相沉积条件，以达到不同的金刚石薄膜涂层形态；热丝化学气相CVD金刚石薄膜沉积生长的一般条件：用电源控制电流将热丝加热，加热热丝的温度为2000‑2400℃、生长腔体内压力为1.5‑10kPa；反应源气体的流量为150‑320sccm(cm³/min)；热丝的排布采用平行排布，热丝排布间距为21‑33mm；微型钻头项端与热丝之间的距离为2‑8mm；微型钻头顶部表面温度为600‑1000℃；薄膜沉积生长时间为1‑5小时；所述的微型钻头的材料为WC‑Co的硬质合金，该微型钻头直径范围为0.15‑10mm；所述的无机酸为硝酸、硫酸、磷酸、盐酸、氢氟酸，所述的有机酸为三氟乙酸、氯乙酸、乙酸；所述的氧化剂腐蚀步骤中，所用铁氰化物为铁氰化钾、铁氰化钠，所用的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾；所述的热丝为钽丝或钨丝；所述的反应源气体为氢气、碳源气体及辅助气体，所述辅助气体为氧气、氩气、氮气，所述的碳源气体为C1‑C8的有机化合物，该类化合物为C1‑C8的烃类、卤代烃类、醇类、醛类、酮类、醚类、胺类化合物；所述碳源气体的体积含量为0.5‑5％；所述的热丝呈平行等距排布。