[实用新型]一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构

说明书

本实用新型公开了一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构，包括纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层；所述纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层交错分布，所述纯单晶金刚石层位于复合层结构的最外侧。该复合层结构有效提高了单晶金刚石的韧性和硬度，能够应用于精密加工和超精密加工领域中，并且能够提高产品的使用寿命。

技术领域

本实用新型属于复合层结构技术领域，涉及金刚石生产加工领域，具体涉及一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构。

背景技术

单晶金刚石具有较高的硬度、较高的耐磨性、较高的杨氏模量等优异的机械加工性能，能够作为精密刀具使用。采用微波等离子体法能够合成纯净度较高的单晶金刚石产品，虽然高质量单晶金刚石硬度高，但是脆性高、韧性低，在高速切削加工条件下很容易崩裂；通常采用掺杂的方法，向单晶金刚石晶格中引入微量氮原子(200ppm以内)，以提高单晶金刚石的韧性，但是含氮的单晶金刚石硬度和耐磨度都有所下降从而影响单晶金刚石的加工性能。

现有市场产品大致分为两类：一类是纯度较高的CVD单晶金刚石，具有较高的硬度和耐磨性，但是韧性较差，无法抵抗材料加工过程中的冲击，容易产生裂纹；另一类是氮气掺杂的CVD单晶金刚石产品，这类产品即在金刚石原子中引入了氮原子，从而起到了缓冲的作用，这类产品可以提高金刚石的韧性但是大大降低了硬度和耐磨性，影响了刀具的加工时间。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构，该复合层结构有效提高了单晶金刚石的韧性和硬度，能够应用于精密加工和超精密加工领域中，并且能够提高产品的使用寿命。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构，包括纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层；所述纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层交错分布，所述纯单晶金刚石层位于复合层结构的最外侧。

优选地，所述纯单晶金刚石层的层数比所述掺氮单晶金刚石层的层数多1层。

优选地，所述纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层的厚度相等。

优选地，所述纯单晶金刚石层和掺氮单晶金刚石层通过交替生长所得，中间会有过渡层，用于保证二者的结构之间连接紧密。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)韧性较高。采用复合层的交替方式解决了金刚石硬脆的问题，在提高高质量单晶金刚石的韧性的同时也保障了产品的加工性能。

(2)成本降低。通过复合层结构提高了普通产品的生长效率，并保证了产品的稳定性。

(3)产品寿命提高。本实用新型所提供的产品比现有产品的加工时间提高约1.5倍。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构的基本结构图。

附图标记说明：1、纯单晶金刚石层；2、掺氮单晶金刚石层。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型公开了一种能增强单晶金刚石韧性的复合层结构，包括纯单晶金刚石层1和掺氮单晶金刚石层2；所述纯单晶金刚石层1和掺氮单晶金刚石层2交错分布，所述纯单晶金刚石层1位于复合层结构的最外侧。

具体地，所述纯单晶金刚石层1的层数为3层，所述掺氮单晶金刚石层2的层数为2层。

具体地，所述纯单晶金刚石层1和掺氮单晶金刚石层2的厚度相等。