超硬压头的制备方法

摘要

一种超硬压头的制备方法，其特征是它包括①基材准备；②刻槽；③模具加工；④模具型腔的预处理；⑤填阻隔物；⑥沉积；⑦脱模和⑧焊接共8个步骤。本发明采用容易加工的材料作为模具，在模具型腔内沉积形状复杂的CVD金刚石，可以避免对CVD金刚石薄膜器件进行成型、研磨和抛光加工。本发明能够实现精度高、形状复杂的CVD金刚石超硬压头冠的直接成型，通过真空钎焊获得CVD金刚石超硬压头器件。方法简单，易于实现，可大大降低超硬压头的制造成本。

主权项

一种超硬压头的制备方法，其特征是它包括以下步骤：①基材准备：选择适合金刚石沉积和生长的材料Si、Mo、W或Ta中的一种作为基材，基材的厚度t与所要沉积的超硬压头的凹模型腔深度H的关系为：t＝H+2～4mm；②刻槽：即在基材的上表面加工一个包围凹模型腔的连续封闭的凹槽，凹槽的深度为2～4mm，凹槽的内环与凹模型腔相距2～4mm，得到阻隔槽；③模具加工：在基材上加工出与压头头冠形状相同的凹模型腔，并对凹模型腔进行研磨抛光，使其表面粗糙度Ra＜0.02μm；④模具型腔的预处理：采用纳米金刚石悬浊液对研磨抛光后的凹模型腔进行超声波处理，处理时间为20～40min；⑤填阻隔物：将凹模型腔遮挡后把阻隔物填入阻隔槽内并压实，然后用酒精棉将凹模型腔及基材上表面清洗干净；所采用的阻隔物为石墨粉、Fe粉、Co粉或其它熔点高于1500℃的金刚石不易成核和生长的材料；⑥沉积：采用CVD沉积法在凹模型腔及基材的上表面上沉积厚度大于0.1mm、硬度大于80GPa、表面粗糙度Ra＜0.05μm的金刚石沉积层；⑦脱模：采用硝酸和氢氟酸的混合溶液将基材腐蚀掉即得到与凹模型腔相配的带边的自支撑金刚石沉积膜；所用硝酸和氢氟酸的质量比为1∶1；⑧焊接：采用银铜钛基焊料进行真空钎焊，将自支撑金刚石沉积膜焊接在压头杆头上即得到金刚石压头冠。