硬质合金基体腐蚀工艺对金刚石薄膜的影响

采用不同的预处理方式浸蚀YG6硬质合金基体表面,随后在热丝化学气相沉积装置上沉积了金刚石薄膜.用扫描电子显微镜、x射线衍射仪以及洛氏硬度计对样品进行了分析检测.结果表明:一步或两步浸蚀法都能抑制沉积过程中基体表面钴的不利影响.采用两步法,即Murakami剂30 min腐蚀碳化钨相,再用H2SO4:H2O2=3:7(体积比)混合酸腐蚀30 s去除钴相,基体表面粗糙,金刚石薄膜形核密度高,结晶质量较好,金刚石涂层与硬质合金基体结合良好.     

金刚石涂层用低钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

研究了先用Murakami剂浸蚀WC相，再用（H2O2＋H2SO4）酸混合液除去o相的2步法浸蚀YG6硬质合金基体表面预处理的过程，并在浸蚀过的硬质合金基体上，用热丝法沉积了金刚石薄膜，结果表明：2步浸蚀法可在基体表面深度为6μm-12μm的范围内，使Co含量从6％降低到0．54％－3．22％，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0μm，但会导致硬质合金基体表面的硬度从89．9HRA降低至88．1HRA，在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现金刚石薄膜试样的组织结构具有明显的｛111｝面取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

硬质合金表面化学脱钴对金刚石涂层的影响

以CH3COCH3和H2为反应气源,采用热丝CVD法在经过一步法和碱酸两步法预处理的YG6硬质合金(WC-6％Co)基体上沉积了金刚石涂层.采用扫描电镜、能谱仪、硬度计等对样品进行了分析检测,着重考察了一步法和两步法化学腐蚀脱钴预处理工艺对硬质合金基体表面形貌、钴含量以及其对所得金刚石涂层的形核密度、晶粒尺寸、膜基附着性能等的影响.实验结果表明:无论是一步法还是两步法脱钴预处理工艺,都能去除YG6硬质合金基体表面的钴元素,一步法最佳腐蚀时间为15 min,两步法最佳腐蚀时间为5min,两步法效果强于一步法.在经两步法5min酸蚀脱钴预处理的YG6基体上,获得了膜基粘着性能良好、结晶性能好的微米金刚石涂层.     

热丝CVD金刚石涂层硬质合金衬底两步法预处理的研究

研究了引入超声振动后酸碱两步法预处理对硬质合金衬底表面去Co催石墨化作用。采用偏压增强辅助热丝化学气相沉积(HFCVD)法,在硬质合金衬底上沉积了一层均匀、光滑的金刚石薄膜。研究结果表明:在酸碱两步法预处理过程中引入超声振动,能够有效的去除硬质合金衬底表面的Co元素,衬底表面发生了明显的粗化;采用Murakami试剂超声振动20 min腐蚀WC相,再用V(H2SO4)∶V(H2O2)=3∶7混合溶液超声振动30 s去除Co相,金刚石薄膜形核密度高、结晶质量好。这说明了超声酸碱两步法预处理能够有效的抑制钴对金刚石薄膜的不利影响,对提高金刚石薄膜与基体之间的附着力起着非常重要的作用。     

脱钴预处理对金刚石/硬质合金附着性能的影响

采用不同的两步处理方式浸蚀YG3和YG6低钴硬质合金基体表面，随后在热丝化学气相沉积装置上沉积了金刚石薄膜，分别用扫描电子显微镜、能谱仪以及洛氏硬度计对样品进行了分析检测。结果表明先采用Murakami剂30min腐蚀碳化钨相，再用3H2SO4 7H2O230s混合酸去除钴相，样品金刚石薄膜形核密度高，结晶质量较好，金刚石涂层与硬质合金基体结合良好。同一处理工艺，YG6系列样品处理效果更好。基体钴含量的降低对改善硬质合金与金刚石涂层间的附着性能有利。     

高钴硬质合金基底上化学气相沉积金刚石膜的研究

通过采用二步浸蚀法对硬质合金(WC-Co12％)刀具进行预处理，应用微波等离子化学气相沉积装置，在经二步浸蚀法预处理过的硬质合金上沉积出高质量和结合力强的金刚石涂层。研究了提高涂层附着力的基体预处理方法，用SEM、XRD、激光Raman光谱分析了涂层质量，用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况，结果表明二步浸蚀基体预处理方法能有效地降低基体表面金属钴的含量，消除沉积过程中Co的负面影响，从而提高金刚石涂层的附着力，使刀具使用寿命明显提高。     

不同硬质合金表面纳米结构金刚石涂层的特征

应用微波等离子化学气相沉积法将薄薄的纳米结构金刚石膜沉积到WC-6％Co硬质合金基体上，可改善合金的耐摩擦性能。基体表面通过金刚石研磨、喷砂和／或浸蚀得到改良。此外，诸如超声感应气蚀或用Al2O3和SiO2颗粒喷丸硬化的机械预处理等不同方法被用于最优化金刚石涂层和硬质合金切削刀片之间的粘结。     

预处理对金刚石薄膜质量及结合力的影响

目的改善硬质合金表面金刚石薄膜的结合力。方法采用热丝CVD法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究对比喷砂+一步法、喷砂+两步法、Al Cr N过渡层和传统两步法这四种预处理对金刚石薄膜质量及其结合性能的影响。对预处理后硬质合金基体表面的形貌和粗糙度进行分析,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱及洛氏硬度计表征金刚石薄膜的形貌、结构及性能。结果喷砂有利于在基体表面获得均匀分布的凹坑,提高金刚石的形核密度及均匀性,尤其改善了金刚石颗粒的团聚现象。Al Cr N过渡层虽然表面粗糙度不高,但有大量的凸起颗粒,提供了极佳的形核点,也在一定程度上优于传统两步法的表面金刚石形核密度。在金刚石薄膜沉积参数不变的前提下,传统两步法预处理获得的涂层结合力为HF4级,喷砂结合一步法和两步法获得的结合力分别达到了HF3级和HF1级,但Al Cr N过渡层的结合力表现较差。结论 Al Cr N过渡层能阻挡Co的扩散,提高了金刚石的纯度,但金刚石膜的内应力较大,结合力差。喷砂和刻蚀复合预处理不仅能提高金刚石的结晶质量和纯度,金刚石薄膜的结合力也得到改善。     

CVD金刚石涂层硬质合金衬底预处理新方法研究

本文研究了甲醇预处理方法对硬质合金衬底表面抑制Co催石墨化作用。将甲醇预处理方法融入到传统的两步处理方法中,提出了新的两步预处理方法,通过电镜和EDX等手段对预处理后的衬底表面形貌、成分进行了分析。采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,在预处理后的衬底表面成功沉积了金刚石薄膜。并以制做钻头为例,验证了两步法对复杂形状衬底的预处理及金刚石薄膜制备效果。研究结果表明:采用甲醇预处理方法能够有效抑制Co对金刚石薄膜的不利影响,新的两步预处理方法既能保证金刚石薄膜与衬底之间的附着强度,又非常适用于复杂形状整体式回转硬质合金刀具、拉拔模具等衬底,对于拓展金刚石涂层在涂层刀具领域的应用具有一定的参考作用。     

CVD金刚石硬质合金基体的表面预处理方法

开发硬质合金基体上沉积高结合强度、低粗糙度的金刚石涂层是人们非常关注的问题。制约CVD金刚石涂层工具产业化的主要因素是其与硬质合金基体间的附着力。大量实验显示,通过对硬质合金基体表面的预处理,可以提高金刚石涂层与硬质合金基体之间的附着力。本文从物理预处理法、化学预处理法和中间层法等,对硬质合金基体表面预处理后的效果做了较为系统的阐述。指出,不同的预处理方法对硬质合金基体与金刚石涂层之间的附着力影响是不一样的。     

采用WC过渡层增加金刚石薄膜附着力的研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，以WC-8％Co为基体，采用氢等离子体脱碳、磁控溅射镀W、碳化等方法，制备了微晶WC过渡层。研究了金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明，表面脱碳后再镀W膜，W填充了氢等离子体脱碳时刀具表面因钴蒸发而留下的空洞，形成过渡层，在随后的碳化中和基体WC连接较为紧密，能增加金刚石薄膜与基体附着力，克服单纯的氢等离子体脱碳还原法降低刀具基体硬度、不能完全消除钴的有害影响的缺点。     

脱钴处理对YG8硬质合金刀片上金刚石形核的影响

对比分析了经金刚石磨盘研磨、脱铅、未脱钻YG8硬质合金上蒸镀非晶碳膜对金刚石形核的影响．结果表明未脱钴YG8硬质含金上沉积金刚石膜时,即使蒸镀非晶碳膜,金刚石的形核密度仍相当低．金刚石结晶质量差．颗粒呈“菜花状”。在长时间沉积金刚石过程中,基体内的Co会扩散或蒸发到刀片表面,产生明显的钴颗粒聚集、长大。而脱钴、蒸镀非晶碳膜YG8硬质含金上沉积金刚石膜时．成核密度可达108cm-2．金刚石结晶质量好,刻面轮廓分明．表面已基本成膜。     

蒸镀C_(60)对YG8硬质合金刀片上金刚石形核的影响

YG8硬质合金刀头上蒸镀 C6 0 对金刚石的形核有明显增强效果 ,但对金刚石膜的质量、纯度未见有改善。在相同的工艺条件下 ,蒸镀 C6 0 时 ,金刚石已成膜 ,金刚石膜形貌呈“菜花状”,金刚石颗粒细小 ;未蒸镀 C6 0 时 ,金刚石未成膜 ,基体 WC颗粒明显细化 ,由原始尺寸的约 2 μm细化为 0 .1～ 0 .2 μm。两种金刚石膜中生长晶面以金刚石 ( 1 1 1 )为主 ,金刚石( 4 0 0 )面的生长极不显著。     

硬质合金表面乙醇扩散火焰法沉积碳纳米材料的研究

本文采用乙醇扩散火焰法在原始态和酸蚀脱钴态硬质合金(WC-6%Co)上成功沉积出碳纳米材料,分别借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)对其形貌和结构进行了表征。结果表明,原始态硬质合金上火焰沉积产物主要为纳米晶石墨,一步酸蚀脱钴态硬质合金上火焰沉积产物的中心区主要为球状超细金刚石、边缘区主要为超细金刚石和纳米晶石墨组成的复合碳纳米材料。     

CVD金刚石薄膜衬底表面预处理技术进展

评述了化学气相沉积金刚石薄膜衬底表面预处理技术的进展情况。分析了表面研磨法、等离子刻蚀法、浸蚀除钴法、沉积中间层法在衬底表面形成稳定化合物等预处理对CVD金刚石薄沉积的影响。结果表明,金刚石粉末研磨基底、化学浸蚀除钴、在基底表面添加中间层以及在基底表面渗入第三元素并且使这种元素和基底表面的钴形成稳定中间化合物的方法都可提高金刚石的形核率,但大部分研究表明等离子体刻蚀预处理对金刚石的形核则起阻碍作用。     

梯度基体温度法和反应溅射TiC过渡层对钛合金基体沉积金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在钛合金(Ti6Al4V)平板基体上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的表面形貌、结构、成分和附着性能,研究了高温形核-低温生长的梯度降温法对原始钛合金和反应磁控溅射TiC过渡层的钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响。结果表明:原始基体区和TiC过渡层区沉积的金刚石薄膜平均尺寸分别为0.77μm和0.75μm,薄膜内应力分别为-5.85GPa和-4.14GPa,TiC层的引入可以有效提高金刚石的形核密度和晶粒尺寸的均匀性,并减少薄膜残余应力;高温形核-低温生长的梯度降温法可以有效提高金刚石的形核密度和质量,并提高原始基体上沉积金刚石薄膜的附着性能。     

金刚石膜剥落后硬质合金基体的表面形态

采用ＳＥＭ,ＦＴ－Ｒａｍａｎ,ＸＲＤ和ＥＤＸＡ对ＣＶＤ金刚石膜自发剥落后的ＹＧ８硬质合金基体表面的形貌、相结构和微区化学成分进行了表征,结果表明,该表面上存在石墨碳相,呈针片状;沉积金刚石膜后基体表面的ＷＣ颗粒显著细化,表层Ｃｏ含量仍很低。     

微晶/纳米金刚石复合涂层的沉积与表征

采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,通过引入惰性气体Ar,在经过甲醇新预处理方法处理后的硬质合金衬底表面成功沉积了微晶/纳米金刚石复合涂层。对金刚石复合涂层的表面形貌、成分、表面粗糙度进行了分析和研究。研究结果表明:新的预处理方法能够提高金刚石薄膜与衬底之间的附着强度。Ar的引入使得金刚石薄膜二次形核率更高,颗粒也更加细小,纳米金刚石复合涂层不但具有高的附着强度,而且具有非常低的表面粗糙度。对于拓展纳米金刚石涂层在精密加工领域中的应用具有一定的作用。     

铜基体表面CVD单晶金刚石微粉的制备

采用基体自形核法,研究了光滑铜基体表面超声研磨预处理对基体表面CVD单晶金刚石微粉沉积的影响。研究结果表明:未经超声研磨预处理的光滑铜基体表面,单晶金刚石微粉形核密度极低;预处理时间不超过1 min时,可以在光滑铜基体表面获得形核密度较高又不会相互连接的单晶金刚石微粉;预处理时间超过2 min时,形核密度过高,金刚石晶粒会相互连接,甚至生长成膜。本实验沉积出的金刚石微粉纯度高,非晶碳含量少,表面光滑,可以观察到（111）和（100）面,具有立方-八面体构型,符合高品级人造金刚石磨料的要求。