申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所 宁波晶钻工业科技有限公司
发明人:白华 江南 戴丹 朱聪旭 张军安 马洪兵 杨科
摘要:本发明涉及一种金刚石复合体以及金刚石表面金属化方法。具体地,本发明提供了一种金刚石复合体,包括金刚石颗粒以及结合于金刚石颗粒表面的复合涂层;其中,所述复合涂层包括碳化硼纳米层以及硼合金纳米层,所述碳化硼纳米层结合于金刚石颗粒表面;所述硼合金纳米层结合于所述碳化硼纳米层。该复合体材料具有优异的性能,广泛的应用。
主权利要求:1.一种金刚石复合体,其特征在于,所述复合体包括金刚石颗粒以及结合于金刚石颗粒表面的复合涂层;其中,所述复合涂层包括碳化硼纳米层以及硼合金纳米层,所述碳化硼纳米层结合于金刚石颗粒表面;所述硼合金纳米层结合于所述碳化硼纳米层表面。
2.如权利要求1所述的金刚石复合体,其特征在于,所述的金刚石颗粒为天然的金刚石粉体、块体或薄膜;或为经高温、高压或化学气相沉积生成的 金刚石粉体、块体或薄膜。
3.如权利要求1所述的金刚石复合体,其特征在于,所述复合涂层的总厚度为1-1000000nm。
4.如权利要求1所述的金刚石复合体,其特征在于,所述复合涂层还含有硼纳米层,且所述硼纳米层位于所述碳化硼纳米层和硼合金纳米层之间。
5.如权利要求1所述的金刚石复合体,其特征在于,所述硼合金为硼与选自下组的合金金属形成的硼合金:铜、铝、镍、银或其组合。
6.一种金刚石复合体的制备方法,其特征在于,包括步骤: (1)提供一种包含金刚石颗粒、硼原料、铜原料和有机溶剂的混合浆料; (2)在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中,将步 骤(1)的混合浆料进行加热反应,从而得到一如权利要求1所述的金刚石复合 体;且所述硼合金为硼铜合金。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于, 按步骤(1)的混合浆料总重量计算,金刚石颗粒的质量分数为5-95wt%; 较佳地为20-85wt%;更佳地为20-65wt%;和/或 按步骤(1)的混合浆料总重量计算,硼原料的质量分数为10-90wt%;较佳 地为10-50wt%;更佳地为10-40wt%;和/或 按步骤(1)的混合浆料总重量计算,铜原料的质量分数为10-95wt%;较佳 地为20-85wt%;更佳地为30-75wt%;和/或 按步骤(1)的混合浆料总重量计算,有机溶剂的质量分数为0-90wt%;较 佳地为1-35wt%;更佳地为1-5wt%。
8.一种金刚石复合体的制备方法,其特征在于,包括步骤: (a)提供一包含金刚石颗粒、硼原料和有机溶剂的混合浆料;和 (b)在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中,将步 骤(a)的混合浆料进行加热反应,从而得到金刚石复合体中间体;和 (c-1)将步骤(b)制得的金刚石复合体中间体与合金金属原料和有机溶剂 共混,在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中,进行加 热反应,从而得到金刚石复合体;或 (c-2)步骤(b)制得的金刚石复合体中间体经化学镀或电镀处理,在该中 间体的表面上镀覆一层合金金属层,然后,在真空下或在氢气、氩气或其组合 的惰性气氛或还原性气氛中,进行加热反应,从而得到权利要求1所述的金刚 石复合体。
9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于, 按步骤(a)的混合浆料总重量计算,金刚石颗粒的质量分数为5-95wt%; 较佳地为20-85wt%;更佳地为20-65wt%;和/或 按步骤(a)的混合浆料总重量计算,硼原料的质量分数为10-90wt%;较佳 地为10-50wt%;更佳地为10-40wt%;和/或 按步骤(a)的混合浆料总重量计算,有机溶剂的质量分数为0-90wt%;较 佳地为1-35wt%;更佳地为1-5wt%;和/或 所述步骤(c-1)中,按共混后总重量计算,合金金属原料的质量分数为10 -95wt%;较佳地为20-85wt%;更佳地为30-75wt%;和/或有机溶剂的质 量分数为0-90wt%;较佳地为1-35wt%;更佳地为1-5wt%。
10.如权利要求6或8所述的制备方法,其特征在于, 所述铜原料、所述硼原料和/或所述合金金属原料为粉末状的;和/或 所述金刚石原料为天然的金刚石粉体、块体或薄膜;或经高温、高压或化 学气相沉积处理的金刚石粉体、块体或薄膜。
11.如权利要求6或8所述的制备方法,其特征在于,上述各个步骤中, 所述的加热反应为在1000-1400℃下进行的反应;和/或 所述的加热反应为在真空中或在压力为1Pa–120kPa之间的气氛中进 行的反应。
12.如权利要求1所述的金刚石复合体的用途,其特征在于,用于机械刀具制品、孕镶钻头、复合材料或电子元器件。
13.一种制品或复合材料,其特征在于,包含权利要求1所述的金刚石复合体。