[发明专利]一种金刚石表面改性的方法及应用

说明书

本发明涉及一种金刚石表面改性的方法及应用，该方法包括金刚石表面清洗工序和在金刚石表面形成涂层的工序，涂层包括位于最表面的表涂层和可选的位于表涂层与金刚石表面之间的过渡涂层，表涂层由氟碳化合物和/或氟硅化合物形成，过渡涂层有一层或二层或更多层，且每一层由选自氟碳化合物、氟硅化合物、碳、硅、碳化硅中的一种或多种的组合形成。通过在金刚石表面采用氟碳化合物和/或氟硅化合物进行修饰改性，改善金刚石表面的色彩、透光度、亲水性能、抗氧化性能等，拓展表面改性后的金刚石在珠宝首饰方面的应用效果，还可做光学窗口材料、医学材料、研磨材料及切削材料等。极大的拓展了金刚石的应用领域和使用效果。

技术领域

本发明属于金刚石改性技术领域，具体涉及一种金刚石表面改性的方法及应用。

背景技术

金刚石是硬度高、光透过性好、化学性质稳定。可以广泛应用于珠宝首饰、光学材料、机械加工材料、半导体材料、热导材料等多个领域。很多人对金刚石的应用展开了多方面的研究。如苏州锦元纳米科技有限公司石振等人在专利CN103436853B中，采用金刚石薄膜做压印模板。专利CN101489928B中用金刚石粉做研磨抛光。专利CN108362751A中，武汉工程大学许青波等人，采用金刚石做电化学生物传感器。专利CN103269816B中用金刚石做金刚石复合片，修整器等等。但是同时通过这些专利，我们也发现金刚石在应用中的不足。金刚石的高硬度用来做模具，但是表面必须经过处理，来提高表面的憎水性，进而便于脱模。金刚石可以用来做抛光粉末，但是必须做表面修饰以增加金刚石粉末的分散性及悬浮性能。金刚石可以作为半导体材料，但是导电性不良，必须做相应的掺杂改性。金刚石的硬度大，耐磨性好，但是脆性也大，韧性不足。必须经过改性才能提高其韧性，增加切削中的工作稳定性。

综上所述，金刚石的优异性能，让其在多个领域具有广泛的用途。但是具体应用实际中，金刚石必须针对特定应用领域做特定的修饰完善。所以金刚石的改性及其表面修饰工作很有必要。

然而目前还没有任何一种金刚石的改性或表面修饰方法对金刚石进行改性或表面修饰后，使得金刚石能够应用在各个领域当中。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种改进的金刚石表面改性的方法，采用氟碳化合物和/或氟硅化合物对金刚石表面进行修饰，使得表面改性后的金刚石的应用领域大大得以拓展。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种金刚石表面改性的方法，包括金刚石表面清洗工序和在所述金刚石表面形成涂层的工序，所述涂层包括位于最表面的表涂层和可选的位于所述表涂层与所述金刚石表面之间的过渡涂层，所述表涂层由氟碳化合物和/或氟硅化合物形成，所述的过渡涂层有一层或二层或更多层，且每一层由选自氟碳化合物、氟硅化合物、碳、硅、碳化硅中的一种或多种的组合形成。

本发明中，所述表涂层由氟碳化合物和/或氟硅化合物形成是指所述表涂层主要由氟碳化合物和/或氟硅化合物形成，所述表涂层中还可能存在一些掺杂元素，如包括O、H、N中一种或几种但不限于此。

本发明中，所述过渡涂层的每一层由选自氟碳化合物、氟硅化合物、碳、硅、碳化硅中的一种或多种的组合形成是指所述过渡涂层的每一层主要由选自氟碳化合物、氟硅化合物、碳、硅、碳化硅中的一种或多种的组合形成，所述过渡涂层中还可能存在一些掺杂元素，如包括O、H、N中一种或几种但不限于此。

本发明中，所述涂层的厚度、折射率、润湿角、抗氧化性、摩擦系数均可以调节，通过这些参数的调整，为表面改性后的金刚石在珠宝饰品、光学、研磨抛光、钻井勘探、医药器械、氟化工、电子化学品等领域的应用奠定了扎实的基础。