形核密度对CVD金刚石涂层附着性能的影响

采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）在硬质合金基体上进行金刚石的形核生长,使用扫描电镜（SEM）对金刚石涂层形核情况进行分析,研究了不同形核密度对CVD金刚石涂层附着力的影响。结果表明：当碳源浓度达到3%时,表面形核密度最高,约为107/cm2;浓度增大为4%时,形核密度降低。通过压痕实验对比分析得出形核工艺中碳源浓度为3%时沉积的金刚石涂层压痕最浅,压痕直径最小,金刚石涂层具有良好的附着性能。     

我国纳米金刚石复合涂层实现了产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（CVD）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,解决了涂层附着力、均匀涂覆和涂层表面光洁度等关键技术问题,产品技术性能达到了国际先进水平,已经广泛应用于电力、通讯、建材、机械加工等行业所需的拉拔模具和耐磨器件,具有广阔的市场应用前景。     

CVD金刚石薄膜与硬质合金的结合力的改善途径

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石和硬质合金的优异性能,可广泛应用于难加工材料的切削、电子工业等诸多领域。制造金刚石薄膜涂层工具的关键在于增强金刚石膜与硬质合金基体间的结合力。文章综述了增强化学气相沉积金刚石膜与硬质合金基体结合力的多种措施。     

薄膜涂层刀具

薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法（CVD）沉积金刚石薄膜制成的刀具。由于SiN4系陶瓷、WC＋Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系数与金刚石接近,制膜时产生的热应力小,因此可作为刀体的基体材料。WC＋Co系硬质合金中,粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度,在沉积前需进行预处理以消除Co的影响（一般通过酸腐蚀去Co）。     

圆柱形衬底金刚石涂层的制备与表征研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法（BE—HFCVD）,以WC—Co硬质合金圆柱体为衬底沉积金刚石薄膜。研究了提高金刚石薄膜形核密度和涂层附着力的新型复合衬底预处理方法,研究结果表明。采用新型复合衬底预处理工艺后,衬底表面凸凹不平,粗糙度达到366nm,相比未采用预处理工艺的表面粗糙度94．5nm,可以大大提高金刚石形核密度,并且处理后钻的成分含量从6％减低到0．4％,在很大程度上提高了金刚石涂层与衬底之间的附着强度。研究结果还表明制备的金刚石涂层均匀且具有较好的表面质量。     

梯度硬质合金金刚石涂层刀具的切削性能研究

梯度硬质合金是金刚石涂层产品新的基体材料.现场切削实验可有效、直观地评价金刚石涂层刀具的性能。采用梯度硬质合金金刚石涂层可转位刀片车削硅铝合金,研究切削参数对加工面质量及刀具磨损的影响。结果表明,梯度硬质合金金刚石涂层刀具加工的工件面粗糙度低、光泽度好且不黏刀。切削20min后,加工面粗糙度最佳值为1.57μm,刀具后刀面磨损为0.1mm,远小于失效判据VB=0.30mm,是很好的金刚石涂层产品基体材料。     

精密不锈钢管金刚石涂层模具制备与应用

不锈钢管拉拔生产时易产生缩径,采用硬质合金模具拉拔时,模具耐磨性不高,难以保证产品尺寸精度。设计出一种改进型拉拔模具,借助有限元法对不锈钢管空拉过程进行模拟。利用正交试验法研究不同拉拔模具的次压缩区高度L、主压缩区半角α1和次压缩区半角α2对拉拔过程的影响,得到优化的几何参数L=2 mm,α1=14°,α2=4°。通过偏压辅助增强热丝化学气相沉积法,以WC-Co硬质合金拉拔模具为衬底,采用穿孔直拉热丝方式,以优化的预处理方法和沉积工艺,在模具表面沉积均匀的金刚石涂层。采用扫描电镜和Raman光谱对金刚石涂层表面特征进行研究,结果表明金刚石涂层表面平整,光洁度高,涂层厚度均匀。     

提高CVD金刚石涂层刀具附着力的应用研究

文章介绍了影响CVD金刚石涂层刀具附着力的因素,并重点对提高其附着力的工艺措施进行了较深入的研究,对解决刀具基体与金刚石薄膜之间的附着力过小的问题有一定的指导意义。     

硬质合金表面粗糙度对金刚石涂层附着力影响的研究

采用不同粒度的金剐石粉研磨硬质合金基体表面,然后采用酸碱两步法处理基体,清洗后利用热丝化学气相沉积法（HFCVD）沉积金刚石涂层。扫描电镜观察表面金刚石形貌,洛氏硬度压痕法评价涂层结合情况。实验结果表明适当的表面粗糙度可以有效地提高膜基结合水平。     

纳米金刚石复合镀钢领的制备与工艺优化

为探讨纳米复合镀层钢领的表面粗糙度、显微硬度、磨损率和成纱毛羽及断头率的影响,制备了纳米金刚石复合镀钢领。运用纳米金刚石复合镀技术制备四层纳米复合镀钢领,选择制备过程中纳米金刚石含量、施镀温度和PH值等3项主要工艺参数,进行了3因素3水平正交试验。结果表明：较优的制备工艺为纳米金刚石含量20g/L、温度85℃、pH值5.0。认为,镀前预处理工艺对钢领电镀质量有着重要影响,通过正交试验可获得较优的制备工艺参数,制备出表面光洁度好、硬度高、磨损量小,成纱质量较优、使用寿命明显延长的的纳米复合镀钢领。     

不同衬底材料上外延金刚石的研究

利用自制的5kW微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置对在不同衬底材料上外延生长的CVD金刚石进行了研究。利用HPHT金刚石、CVD异质形核生长的金刚石及Ia型天然金刚石样品作为籽晶,分析了不同CH4浓度与基片温度对外延CVD金刚石的影响以及通过扫描电子显微镜表征了CVD金刚石外延面的表面形貌。结果发现,HPHT金刚石为籽晶,由于其自身缺陷导致外延效果不佳;CVD异质形核生长的衬底因形核阶段的晶面生长难以控制而使其外延面较粗糙;经打磨的Ia型天然金刚石才是理想的籽晶。当CH4浓度约为10%、基片温度为1020℃时,CVD金刚石的外延生长速率可达到70.0μm/h。     

CVD金刚石应用前景探讨

阐述CVD金刚石发展及其在工业金刚石中的重要地位。聚晶质和单晶质CVD金刚石在切削工具、散热元件、耐磨零件、高强度复合线材以及检测器等方面已取得成功的应用,但有些问题仍待解决。对单晶质CVD金刚石的突出性能及其在高科技应用的可能性与发展远景作了评述。     

论CVD金刚石合成技术及其发展趋势

阐述HPHT金刚石发展的局限性与CVD金刚石的进展历程。论述以CVD技术合成金刚石的方法及其发展趋势,包括提高CVD速度和改进CVD金刚石性质。     

镀覆金刚石技术的研究进展

金刚石工具中存在的把持力不足、颗粒脱落、氧化石墨化等问题,严重影响了工具的使用寿命和效率。金刚石表面镀覆金属层是解决这一问题的有效方法。文章对金刚石表面镀覆条件、镀覆原理和形成的镀覆金属化模型进行了讨论,综述了金刚石表面镀覆金属层的技术及其发展,介绍了该领域的最新的研究成果,并分析了它们在实际生产中应用。     

CVD金刚石切削工具

阐述金刚石切削工具在机加工中的重要作用和CVD金刚石的优异性能以及CVD金刚石切削工具的形式。对CVD金刚石薄膜切削工具和CVD金刚石厚膜切削工具的特点和应用范围进行了分析对比，并指出存在问题和发展前景。