CVD金刚石薄膜的掺硼研究

采用固体三氧化二硼，在单晶硅（100）衬底上用微波CVD法生长金刚石薄膜和进行p型掺杂，对不同掺杂碳源浓度下CVD金刚石薄膜的掺杂和生长行为、薄膜表面形貌、薄膜的电性能等进行了研究。结果表明，硼确实已掺入金刚石膜中；在SEM下观察到硼掺杂金刚石膜结构致密没有孔洞；用Ti和Ag分别在掺杂金刚石薄膜表面制备电极，测试了在不同温度下电流随温度的变化。     

渗硼的渗层组织和性能研究

渗硼过程中,随着硼浓度的增加,渗硼层的组织由内向外依次为芯部基体、过渡层和硼化物层.如碳钢的低温硼氮共渗层呈梳齿状,表层由FeB、Fe2B双相组成,内层为Fe2B单相.合金钢低温硼氮共渗层的针状变得平坦,渗层的相组成较为复杂,Cr12钢低温硼氮共渗表层由Fe2B、FeB、Fe4N组成,内层相由FeB、Fe2B、Fe3 (C,B)、(Fe,Cr)2B、Fe4N、Fe3C等组成,过渡区形成Fe3 (C,B)、Fe4N相及Cr的碳化物,有效地强化了对硼化物层的支撑作用.渗硼层具有良好的耐磨性、耐腐蚀性.     

硬质合金稀土固体渗硼工艺研究

硬质合金具有较好的强度和韧性,在工业领域中应用广泛。通过固体渗硼工艺在硬质合金表面形成一层硬化层,能提高其硬度和耐磨性。对YG类硬质合金进行了稀土固体渗硼试验,采用XRD和金相显微镜观察渗硼层物相和厚度,研究了硬质合金Co含量、渗硼温度、渗硼时间和渗剂配方对渗硼层厚度的影响。结果表明,各种工艺参数均对渗硼层厚度有不同程度的影响,稀土元素具有催渗作用。     

稀土元素对渗硼动力学过程的影响

本文采用固体法，将硼和稀土元素渗入４０Ｃｒ钢和４５钢表面，研究了稀土元素对渗硼动力学过程的影响。研究结果表明，稀土元素对渗硼过程的分解、吸附及扩散有显著的活化催渗作用，可使４０Ｃｒ钢渗速提高３０％以上。     

CeO2含量、渗硼温度和时间对H13钢渗硼层组织和性能的影响

对H13钢表面进行渗硼处理,研究了稀土CeO2含量(0,2％,4％,6％,质量分数)、渗硼温度(850,900,950,1000℃)及渗硼时间(2,3,4,5 h)对渗硼层组织和性能的影响.结果表明:随着渗硼温度的升高和时间的延长,渗硼层厚度先逐渐增大再趋于平缓;当CeO2含量在0～2％时,硼原子的扩散激活能变化不大,从2％增大到4％时显著降低,且渗硼层厚度增加较快,从4％增大到6％时,扩散激活能基本不变,渗硼层厚度增加较慢;在渗硼温度为950℃,渗硼时间为4 h,CeO2含量为4％条件下,渗硼层的孔洞最少,组织最致密,硬度最大,耐磨性最好.     

稀土元素对钢的固体渗硼催渗作用的研究

本文介绍了渗硼剂中加入不同量稀土元素对钢的固体渗硼催渗作用的不同。同时,介绍了不同钢种加入稀土氯化物均有一个最佳值,如GCr15钢和T10钢加入量为2％;50Gr钢和45钢加入量为4％;65Mn钢加入量为12％。实验表明与不加稀土元素相比,可提高渗速23％～55％。同时可使硼化物层致密性增加,过渡层增加,硼化层的显微硬度增加。     

碘对固体深层渗硼的催渗作用

本文介绍了碘对固体深层渗硼的催渗作用，试验表明，在固体渗硼剂中添加碘，不但可以提高渗速，而且渗层厚度也有明显增加。分析认为这是由于活性碘原子使被渗金属晶格产生畸变所致。     

稀土对钢渗硼动力学影响的研究

对45钢、5CrMnMo钢、3Cr2W8V钢进行固体渗硼的试验研究表明,稀土元素对钢的渗层生长有促进作用,但稀土添加量有一个最佳值,其催渗效果同钢的成分、渗硼工艺有关。建立的渗层生长动力学数学模型可为确定渗硼工艺参数提供依据,从而为渗硼(硼稀土共渗)的应用开拓了新途径。     

稀土元素对45钢固体渗硼催渗作用的研究

通过在自制渗硼剂中加入不同比例的稀土成分,进行对比试验,研究了稀土元素对45钢固体渗硼的催渗作用及其对其渗层的显微硬度的影响。研究表明．在渗剂中加入适量的稀土元素,对渗硼有一定的催渗作用,使渗硼层的显微硬度得到明显提高,但渗层的峰尖深度随稀土加入量的增加变化不明显。     

Cr过渡层沉积粘附型CVD金刚石膜的机理研究

研究了电沉积层作为过渡层沉积CVD金刚石膜的工艺，在硬质合金的Cr电沉积层上用热丝法沉积出CVD金刚石膜。利用SEM分析了电沉积层的形貌，利用EPMA分析了H等离子处理后电沉积层的断面，利用SEM和Raman分析了金刚石膜的表面形貌、成分，利用XRD分析了过渡层和CVD金刚石膜的结合面．利用压痕法研究了金刚石薄膜与基体的结合力。结果表明，H等离子处理使得硬质合全与Cr镀层成为冶金结合，提高了电沉积层的结合强度；在Cr过渡层与金刚石膜之间形成的Cr3C2和Cr7C3等碳化物有利于金刚石的成核和膜基结合强度的提高。     

CVD金刚石膜抛光技术

综述了国内外ＣＶＤ 金刚石膜抛光技术的最新进展,介绍了不同抛光方法的加工机理以及工艺性能和特点。     

微/纳米CVD金刚石涂层的制备

使用热丝化学气相沉积(HFCVD)装置,在以WC - CO硬质合金为衬底,采用调节涂层生长参数,制备出性能优良的微/纳米金刚石涂层.用SEM,AFM,Raman表征微观结构和表面品质.采用压痕法评估涂层的结合性能,并与微米金刚石涂层、纳米金刚石涂层进行比较.结果显示,当生长气压由3.3 kPa降为1.0 kPa时,底层的微米级晶粒逐渐被上层纳米级晶粒覆盖,并且涂层表面显露出纳米金刚石涂层特性.在结合性能实验中也指出,微/纳米金刚石涂层的结合性能比纳米金刚石涂层要优异.     

氧化对CVD自支撑金刚石膜力学性能的影响

研究了CVD金刚石膜氧化行为与断裂强度的关系。试验结果表明：CVD金刚石膜随着高温氧化时间延长，其断裂强度不断下降；同样，随氧化温度的增高，断裂强度急剧降低。但在780℃氧化20min以内，或在810℃氧化10min以内，对金刚石膜的强度没有明显的影响。晶界的优先氧化所造成材料连续性的降低是高温下导致金刚石膜强度降低的主要原因。     

在WC-TiC-Co硬质合金基体上制备金刚石薄膜的试验研究

通过采用Cu/Ti复合过渡层在WC TiC Co硬质合金基体上制备金刚石薄膜的试验 ,研究了沉积工艺对金刚石薄膜的质量、表面粗糙度及附着力的影响。研究结果表明 ,采用Cu/Ti复合过渡层有利于提高金刚石薄膜的附着力 ;适当降低沉积温度虽然会导致金刚石薄膜中非金刚石碳含量增加 ,但有利于增强膜层附着力。     

CVD金刚石厚膜焊接刀具的制造及切削性能

用于制造金属切削刀具的金刚石主要有四种类型：（1）天然单晶金刚石；（2）人工合成单晶金刚石；（3）聚晶金刚石复合片（PCD）；（4）化学气相沉积（CVD）金刚石膜。近年来，随着CVD金刚石工艺的发展，CVD金刚石对具的应用越来越广泛。CVD金刚石对具有两类：CVD金刚石薄膜涂层刀具和CVD金刚石厚膜焊接刀具。由于金刚石厚膜焊接刀具兼有单晶金刚石和金刚石薄膜涂层刀具的优点，从而具有广阔的应用前景。本文主要介绍金刚石厚膜的制备、厚膜刀具的制造及厚膜刀具的切削性能。     

刀具表面CVD法金刚石薄膜剥离及其结合性能

在硬质合金和Si3N4陶瓷刀具表面采用热丝CVD法合成金刚石薄膜的结合性能具有明显差异。在沉积金刚石过程中，根据碳源通入系统中的时机不同，硬质合金表面容易形成石墨、WC等松散层，膜的结合性能变差，由于热应力大，在无外力作用下膜有时发生自动剥落现象；而Si3N4陶瓷表面上金刚石膜具有良好结合性能。在压应力作用下，两衬底上的金刚石薄膜剥离过程也不同，硬质合金上膜支接以剥落形式失效，而Si3N4上膜以产生裂纹及其扩展失效。     

抛光金刚石膜残余应力对红外透射性能的影响

以抛光的CVD金刚石厚膜为基体,用X射线衍射测出其光谱,再运用布拉格公式计算出表面的残余应力,测出一定应力状态下对应红外透射率的大小,探讨CVD金刚石厚膜的内应力和红外透射率之间的作用规律。研究结果表明:抛光的CVD金刚石厚膜由于竞争生长模式下的粗大柱状晶和非金刚石成分的掺杂,使得内应力变化较大,随着膜中残余应力的增大CVD金刚石膜红外透射率将减小。     

CVD金刚石薄膜涂层工具的研究概况

概述了CVD金刚石薄膜涂层工具的研究现状 ,分析了基体材料及其预处理方法对涂层工具膜基结合力的影响 ,并对影响工具切削性能的因素作了综述。