本實用新型涉及一種互嵌結(jié)構(gòu)的CVD金剛石膜片。

背景技術(shù)：

化學(xué)氣相沉積金剛石是采用化學(xué)氣相沉積(簡稱CVD)的方法制備出來的一種全晶質(zhì)多晶純金剛石材料(簡稱CVDD),它可以呈膜狀附著于基底表面，故又常稱金剛石膜，亦可以是脫離基底的純金剛石厚片?；瘜W(xué)氣相沉積金剛石的物理性能和天然金剛石大致相同或非常接近，化學(xué)性質(zhì)則完全相同。

由于化學(xué)氣相沉積金剛石的制備成本較低，可以大面積化和曲面化，而且其厚度可按需要從不足一微米直至數(shù)毫米，故有著比顆粒狀金剛石更為廣泛的用途。如：利用其高硬度和耐磨性，可以作為工具的超硬涂層，從而使工具的壽命提高十幾到幾十倍。也可以用厚的化學(xué)氣相沉積金剛石片，加工制作成各種焊接型金剛石工具，如高精度砂輪修整刀、拉絲模及各種超硬材料加工和非鐵金屬加工用的刀具等。由于化學(xué)氣相沉積金剛石不含任何金屬或非金屬添加劑，其多晶結(jié)構(gòu)又使其在各個方向都具有幾乎相同的極高硬度，因此其機械性能兼具單晶金剛石和聚晶金剛石(簡稱PCD)的優(yōu)點，而又在一定程度上克服了它們的不足。實踐表明，厚膜化學(xué)氣相沉積金剛石工具的使用壽命可大大超過任何粒度的聚晶金剛石工具，加工精度則可和單晶金剛石工具近似，明顯優(yōu)越于聚晶金剛石工具。因此，美國、日本、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)正逐漸將化學(xué)氣相沉積金剛石作為未來汽車發(fā)動機制造業(yè)中最理想的工具材料。

金剛石的高硬度、高耐磨性使得金剛石薄膜成為極佳的工具材料。作為工具材料，金剛石薄膜可以由兩種不同的應(yīng)用形式。第一種形式是將沉積以后的金剛石膜剝離下來，然后重新加以切割、研磨，并焊接到工具的端部。由于這種釬焊強度遠低于PCD材料金剛石膜與硬質(zhì)合金之間的結(jié)合強度。當它應(yīng)用于斷續(xù)切削時，其界面的連接就顯得很脆弱。若能夠解決CVD金剛石的釬焊問題，那么CVD金剛石刀具材料將能夠在整個機械加工領(lǐng)域同PCD材料競爭。這種材料與PCD相比，具有熱穩(wěn)定性好、工具使用壽命長的優(yōu)點。缺點是晶粒間的內(nèi)聚強度低，材料表現(xiàn)出較大的內(nèi)應(yīng)力和脆性。另外，由于CVD金剛石缺乏導(dǎo)電性，阻礙了該材料對電火花切割和拋光加工技術(shù)的應(yīng)用。而該技術(shù)在金剛石刀具加工業(yè)，尤其是木材刀具的刃磨和重刃磨上得到了廣泛的應(yīng)用。第二種形式是將金剛石膜直接沉積到工具表面上，薄膜厚度較薄，成本較低。這種方法也有不足：沉積的薄膜對襯底材料的附著力不容易提高。

現(xiàn)有的金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)多為金剛石層與硬質(zhì)合金層復(fù)合的單層結(jié)構(gòu)。用于鉆頭等工具上受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種互嵌結(jié)構(gòu)的CVD金剛石膜片，包括：基板；設(shè)置于所述基板上的金剛石膜；形成在所述金剛石膜上表面的第一阻隔層；形成在所述第一阻隔層上表面的抗應(yīng)力層，且在所述抗應(yīng)力層的上表面具有多個凹槽106；形成在所述抗應(yīng)力層的上表面且填充所述凹槽的第二阻隔層；形成在所述第二阻隔層上表面的硬質(zhì)合金層。

優(yōu)選地，所述金剛石層的厚度為0.5-1.5mm。

優(yōu)選地，所述第一阻隔層的材料為氮化硅，所述第二阻隔層的材料為碳化硅，所述抗應(yīng)力層的材料為聚酰亞胺。

優(yōu)選地，所述第一阻隔層和第二阻隔層的厚度為0.05-0.2mm，所述抗應(yīng)力層的厚度為1-10mm。

優(yōu)選地，所述硬質(zhì)合金層的厚度為2-10mm。

優(yōu)選地，所述凹槽的厚度為0.1-0.3mm，寬度為0.2-0.4mm。

本實用新型的有益效果：

1、整個金剛石膜層的防脫落能力相較現(xiàn)有技術(shù)加強了一倍以上，可以滿足更高的切割要求。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。

圖式中相同的號碼代表相同或相似的組件。另一方面，眾所周知的組件與步驟并未描述于實施例中，以避免對本實用新型造成不必要的限制。

如圖1所示，為一種互嵌結(jié)構(gòu)的CVD金剛石膜片，包括：

基板101；

設(shè)置于基板101上的金剛石膜102；

形成在金剛石膜102上表面的第一阻隔層103a；

形成在第一阻隔層103a上表面的抗應(yīng)力層104，且在抗應(yīng)力層104的上表面具有多個凹槽106；

形成在抗應(yīng)力層104的上表面且填充凹槽106的第二阻隔層103b；

形成在第二阻隔層103b上表面的硬質(zhì)合金層。

其中，金剛石膜通過化學(xué)氣相沉積的方法形成，第一阻隔層、抗應(yīng)力層和第二阻隔層均通過沉積方法形成。抗應(yīng)力層上表面的凹槽通過化學(xué)氣象蝕刻或者干刻形成，如要求高精度，可使用光刻膠和掩膜板來配合使用。

在本實施例中，金剛石層的厚度為0.5-1.5mm。

在本實施例中，第一阻隔層的材料可以為氮化硅，第二阻隔層的材料為碳化硅，抗應(yīng)力層的材料為聚酰亞胺等有機材料。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在金剛石膜和硬質(zhì)合金層之間引入無機層和有機層的疊層結(jié)構(gòu)，可以有效減緩材料之間的應(yīng)力，不過金剛石膜片的強度和附著力在本領(lǐng)域中是希望達到一個非常高的標準，因此發(fā)明人通過不同結(jié)構(gòu)的測試之后發(fā)現(xiàn)，當在抗應(yīng)力層的上表面首先形成多個凹槽以后再填入第二阻隔層的時候，整個金剛石膜層的防脫落能力加強了一倍以上，可以滿足更高的切割要求。

第一阻隔層和第二阻隔層的厚度在本實施例中設(shè)置為0.05-0.2mm，抗應(yīng)力層的厚度為1-10mm。

硬質(zhì)合金層的厚度可選2-10mm，由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料，例如金屬型碳化物。

凹槽的厚度為0.1-0.3mm，寬度為0.2-0.4mm。

上述實施例的一種金剛石膜片可以用作鉆頭等切割工具。

本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。

以上僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。