專利名稱：一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石顆粒的表面處理方法，更具體地，是一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法。
背景技術(shù)：
金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，因此被廣泛用于工業(yè)工藝切割工具等，然而，金剛石的導(dǎo)熱、耐磨等性能卻不盡如人意，因此，對(duì)金剛石進(jìn)行加工改性成為提高金剛石的綜合性能的常用手段。CN201010205732.6公開(kāi)了一種在硬質(zhì)合金上為金剛石涂層制備金剛石-碳化硅-硅化鈷復(fù)合中間層的方法，采用直流等離子體輔助熱絲化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)，以氫氣、甲烷和四甲基硅烷為反應(yīng)氣體，在經(jīng)表面刻蝕去鈷處理后的硬質(zhì)合金上沉積金剛石-碳化硅-硅化鈷復(fù)合中間層，并在甲烷與氫氣體積比為1 %的氣氛下等溫處理復(fù)合中間層，然后在此復(fù)合中間層上沉積金剛石薄膜，該專利的有益效果是利用復(fù)合層中間層中生成的硅化鈷顯著提高CVD金剛石涂層與硬質(zhì)合金基體之間的粘附性以及CVD金剛石涂層的韌性，但是，上述技術(shù)步驟繁瑣，對(duì)設(shè)備以及工藝操作要求高，不利于保證產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)約成本，尚待進(jìn)一步改進(jìn)與簡(jiǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法，具有原料易得， 工藝簡(jiǎn)單以及所得產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的針對(duì)金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷以及碘粉在一定條件下發(fā)生固相反應(yīng)的特點(diǎn)，提供一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低以及效果好的特點(diǎn)。本發(fā)明的在金剛石顆粒表面制備SiC涂層的方法，將金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于900 1200°C的真空環(huán)境中固相反應(yīng)1 5小時(shí)，其中，Si 粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的5 20%;聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0. 1 5%;碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0. 5 5%，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC 層的金剛石顆粒。優(yōu)選地，本發(fā)明所述Si粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的10 20 %，聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 5%，碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 5%。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的真空固相反應(yīng)條件為真空反應(yīng)溫度為1000 1200°C，反應(yīng)時(shí)間為2 5小時(shí)。選擇性地，所述金剛石顆粒選自但不限于粒度為45/50目的金剛石顆粒或表面鍍 Ti的金剛石顆粒。為了保證所得產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，優(yōu)選地，所述Si粉的中位粒度為5 20 μ m。SiC為六方晶體，比重為3. 20-3. 25，顯微硬度為2840_3320kg/mm2，其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉，性脆而鋒利，同時(shí)其化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，因而被廣泛用于機(jī)械加工材料等領(lǐng)域。用SiC加工成的材料具有硬度高、耐高溫、耐磨以及抗氧化等特點(diǎn)，從而有效提高了產(chǎn)品的使用效果并有效延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命，降低了使用成本。本發(fā)明的有益效果之一是，本發(fā)明采用Si粉、聚碳硅烷、碘粉與金剛石顆粒反應(yīng)， 在金剛石顆粒表面制備SiC層，從而使得金剛石顆粒的導(dǎo)熱性能增強(qiáng)，耐熱以及耐磨等性能得到大大提高，即有效增強(qiáng)了金剛石顆粒的表面綜合性能，使得金剛石顆粒的應(yīng)用面得到進(jìn)一步拓展；本發(fā)明的方法原料易得、工藝簡(jiǎn)單、成本低，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的有益效果之二是，本發(fā)明采用獨(dú)特的真空固相反應(yīng)工藝，其完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的氣相沉積工藝，卻制得了性能優(yōu)異于現(xiàn)有技術(shù)的具有SiC涂層的金剛石，為具有SiC涂層的金剛石提供了一種嶄新的制備方法。該制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相較，具有制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉和制備工藝穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式以下描述本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，但并非用以限定本發(fā)明。實(shí)施例1 按照如下方法在金剛石顆粒表面制備SiC層將粒度為45/50目的金剛石顆?；蛘弑砻驽僒i的金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于1100°c的真空環(huán)境中固相反應(yīng)3小時(shí)，其中，Si粉的中位粒度為10 μ m，質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的10% ；聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的；碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 %，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC層的金剛石顆粒。實(shí)施例2:按照如下方法在金剛石顆粒表面制備SiC層將粒度為45/50目的金剛石顆?；蛘弑砻驽僒i的金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于1000°c的真空環(huán)境中固相反應(yīng)2小時(shí)，其中，Si粉的中位粒度為5μπι，質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的5% ；聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的3% ；碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的2%，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC層的金剛石顆粒。實(shí)施例3:按照如下方法在金剛石顆粒表面制備SiC層將粒度為45/50目的金剛石顆粒或者表面鍍Ti的金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于1150°C的真空環(huán)境中固相反應(yīng)4小時(shí)，其中，Si粉的中位粒度為15μπι，質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的20% ；聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0.5% ；碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 %，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC層的金剛石顆粒。為了證明本發(fā)明實(shí)施例所得產(chǎn)品的性能，對(duì)其三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度和硬度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示表 權(quán)利要求
1.一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法，其特征在于，將金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷的丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于900 1200°C的真空環(huán)境中固相反應(yīng)1 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC層的金剛石顆粒；其中，Si粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的5 20%，聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0. 1 5%，碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0.5 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金剛石顆粒選自粒度為45/50目的金剛石顆?；虮砻驽僒i的金剛石顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Si粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的 10 20 %，聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 5 %，碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的1 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Si粉的中位粒度為5 20μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，真空反應(yīng)溫度為1000 1200°C，反應(yīng)時(shí)間為2 5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在金剛石顆粒表面制備SiC層的方法，將金剛石顆粒與Si粉、聚碳硅烷丙酮溶液、碘粉混合均勻后，于900～1200℃的真空環(huán)境中固相反應(yīng)1～5小時(shí)，其中，Si粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的5～20％；聚碳硅烷質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0.1～5％；碘粉質(zhì)量為金剛石顆粒質(zhì)量的0.5～5％，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)100目篩，分離出鍍覆SiC層的金剛石顆粒。本發(fā)明通過(guò)真空固相反應(yīng)，在金剛石顆粒表面形成SiC層，從而有效增強(qiáng)了金剛石顆粒的表面綜合性能，拓展了其應(yīng)用面；本發(fā)明所采用的原料易得、工藝簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C23C26/00GK102181858SQ201110087678
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者尹邦躍, 張翠芳, 曹雄志, 董小雷 申請(qǐng)人:河北小蜜蜂工具集團(tuán)有限公司