喷射CVD法制备金刚石厚膜及其内应力分析

采用直流电弧等离子体喷射CVD法制备出金刚石薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱及X射线衍射(XRD)等研究基底温度对金刚石厚膜生长特性及内应力的影响。结果表明:950℃基底温度生长的金刚石厚膜结晶性能较好,纯度较高;而850℃和1050℃生长的金刚石厚膜表面呈现大量的孪晶缺陷,结晶度较低,同时出现较多的非金刚石碳,纯度较低。随着基底温度的增加,(111)晶面和(311)晶面的衍射峰强度逐渐增强,(220)晶面的衍射峰强度逐渐降低。850℃和950℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出拉应力,1050℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出压应力。     

表面覆盖氮化硼膜的金刚石膜的场发射特性

利用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法在Si衬底上生长了4μm厚的金刚石膜,然后利用射频磁控溅射方法在金刚石膜上沉积了100nm厚的六角氮化硼（h—BN）薄膜．在超高真空系统中测试了覆盖氮化硼（BN）薄膜前后金刚石膜的场发射特性,结果表明覆盖BN薄膜后的金刚石膜的场发射特性明显提高,开启电场由14V／μm升到8V／μm．F—N曲线表明,覆盖BN薄膜后的金刚石膜在强电场区域的场增强因子有所降低,这可能归因于场发射点随着电场的增强而改变．     

CVD金刚石厚膜力学性能

CVD金刚石厚膜的力学性能对CVD金刚石厚膜刀具的寿命有重要影响.研究了微波等离子体CVD和热丝CVD法制备的金刚石膜断裂强度以及耐磨性等力学性能,利用比重测量、SEM、X-ray、拉曼光谱等方法对两种厚膜进行了测试.结果表明微波等离子体CVD制备的金刚石厚膜质量、比重和断裂强度要明显高于热丝CVD法制备的金刚石膜,并且具有更好的耐磨性.内部的空洞等缺陷以及晶界的非金刚石相碳含量较多是造成热丝CVD厚膜性能低下的主要原因.     

CVD金刚石厚膜力学性能

CVD金刚石厚膜的力学性能对CVD金刚石厚膜刀具的寿命有重要影响．研究了微波等离子体CVD和热丝CVD法制备的金刚石膜断裂强度以及耐磨性等力学性能,利用比重测量、SEM、X—ray、拉曼光谱等方法对两种厚膜进行了测试．结果表明微波等离子体CVD制备的金刚石厚膜质量、比重和断裂强度要明显高于热丝CVD法制备的金刚石膜,并且具有更好的耐磨性．内部的空洞等缺陷以及晶界的非金刚石相碳含量较多是造成热丝CVD厚膜性能低下的主要原因．     

燃焰法CVD金刚石厚膜制备工艺研究

用燃焰法进行了金刚石厚膜的沉积实验，制备了厚度约０．６ｍｍ的金刚石厚膜．用扫描电镜观察了金刚石厚膜的生长过程，研究了生长工艺．     

热丝CVD法制备大面积金刚石厚膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备与工艺,在直径为90 mm的钨基体上,以丙酮为碳源,制备了(111)取向的大面积金刚石厚膜,厚膜平均厚度达到1.2 mm.用x-ray衍射、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)对金刚石厚膜的织构、形貌和成分进行了分析,结果表明所制备的金刚石厚膜质量很好且有较高纯度.     

热丝CVD法制备大面积金刚石厚膜

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）设备与工艺,在直径为90mm的钨基体上,以丙酮为碳源,制备了（111）取向的大面积金刚石厚膜,厚膜平均厚度达到1．2mm．用X-ray衍射、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）对金刚石厚膜的织构、形貌和成分进行了分析,结果表明所制备的金刚石厚膜质量很好且有较高纯度．     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙,并且粗糙度随着膜厚的增加而增加,限制了它的应用,必须对其抛光.本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜,研磨速率达6.1 μm /h,厚度去除了36.9 μm,粗糙度Ra从5.9 μm降至0.19 μm.     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙，并且粗糙度随着膜厚的增加而增加，限制了它的应用，必须对其抛光,本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜，研磨速率达6．1μm／h，厚度去除了36．9μm，粗糙度Ra从5．9μm降至0．19μm．     

类金刚石薄膜膜基结合强度优化技术研究进展

类金刚石膜是由sp2键合的石墨与sp3键合的金刚石组成的一类碳膜,具备石墨的润滑特性和金刚石的高硬度,在降低摩擦因数、耐磨等方面具有重要应用价值.但薄膜较大的残余应力以及膜基结合问题的存在,限制了其在机械、电子、医学等范围内的普遍应用.国内外研究表明,掺杂元素、生成过渡层、设计多层膜成为有效改善类金刚石薄膜膜基结合强度...     

Wear of CVD thick film diamond cutter while machining laminated flooring

The rapid improvement in man-made board indus-try indicates the potential development of woodworkingtools.As one of man-made board,HPL flooring alsogains strong growth in application with the rapid devel-opment of construction industry[1~3].The wear resist-ance layer of HPL flooring brings a challenge for themachining performance of tools.Some of traditional toolmaterials,such as high speed steel(HSS),cementedcarbide,cannot meet the urgent need of high speed,consistent cutting quality and …     

掺硼CVD金刚石的电加工表面分析

金刚石具有一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能，在高科技领域具有广阔的应用前景。普通CVD金刚石膜是高度绝缘的，不能采用如电火花等加工导电聚晶金刚石(PCD)的方法和设备对其进行加工。本文通过掺硼实现了金刚石膜的导电。开展了电火花成型和线切割的实验研究，并通过SEM、Raman分析和粗糙度测量对加工后的表面进行了分析。     

氢等离子体处理金刚石成核面

通过用氢等离子体对微波等离子体化学气象沉积法在钼基体上制备的金刚石厚膜的成核面进行表面处理,并利用拉曼光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱对处理前后金刚石成核面进行表征,比较了处理前后金刚石成核面金刚石相含量、表面粗糙组度,并分析了薄膜中钼原子的化合态及百分含量.结果表明:经过氢等离子体处理后的金刚石成核面的金刚石相含量提高,表面粗糙度增大,钼原子的百分含量由1.64%变为0.83%,且能有效还原成核面上钼的氧化物生成碳化钼和碳化二钼.     

不同工艺参数对金刚石薄膜齿轮制备的影响

金刚石薄膜是最具潜力的微机械结构功能材料之一,但其极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型。本文采用反应离子刻蚀方法对金刚石薄膜进行了微齿轮结构的制作研究,制作出了厚度为5gin,模数为0．003的金刚石薄膜齿轮。实验结果表明,镍钛合金薄膜和光刻胶层作为金刚石薄膜刻蚀掩模,可以获得表面平滑、轮廓清晰、侧壁陡直的金刚石薄膜图形;O2及与Ar的混合气体对佥刚石薄膜图形化的刻蚀主要工艺参数如射频功率、工作气压、气体流量及反应气体成分等均对刻蚀速率和刻蚀界面形貌产生不同程度的影响。刻蚀中,当工作气压12Pa及气体流量50sccm稳定时,射频功率与刻蚀速率呈线性变化,但射频功率过高（大于135W）则掩模刻蚀生成物沉积在金刚石薄膜表面而发黑;对于给定的工艺条件下,金刚石薄膜的刻蚀速率并不强烈依赖于混合气体中氧气的含量。     

不同硬质合金基体对(类)金刚石薄膜沉积过程的影响

本文采用 CH_4—H_2—O_2微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上沉积金刚石薄膜,研究 YG(WC-Co)及 YT(WC—TiC—Co)两类硬质合金作基体对沉积过程及沉积速率的影响.阶段性研究结果表明,在 YT 类硬质合金上沉积金刚石薄膜的沉积速率和硬度均优于在 YG 类上的,TiC 对金刚石薄膜的沉积效果有明显的有利作用.本文还用扫描电镜观察分析了金刚石薄膜的形核长大过程.     

辅助气体对分阶段制备金刚石膜的影响

采用形核 甲烷/氢气生长-辅助气体/甲烷/氢气生长的新工艺,在镜面抛光的单晶硅片上制备了金刚石膜,并用扫描电子显微镜和激光拉曼光谱等测试方法对薄膜的表面形貌和质量性能进行了表征;研究了添加辅助气体对已有金刚石晶型生长的影响.结果表明:以甲烷/氢气为气源时,金刚石膜生长率一般为1.8 μm/h,当分别加入氧气、二氧化碳、氮气时,其生长率都有所提高,其中加入二氧化碳时,其生长率是甲烷/氢气为气源的3倍多,但是加入氩气时,其生长率下降;通过新工艺,在加入氮气或氩气时,第一生长阶段为微米,而第二生长阶段为纳米尺寸,最后制备出具有微/纳米双层复合金刚石膜.     

金刚石薄膜基体材料的选择及预处理工艺

论述了CVD金刚石薄膜基体材料的性质,从基体材料与金刚石的热膨胀系数的差异、晶格失配等方面,提出了选择金刚石薄膜基体材料的方法,并对硬质合金、铜、钢、硅等材料的基体预处理工艺作了综述.指出基体材料的选择和预处理工艺是优质金刚石薄膜制备的关键.     

采用Cu／Ti过渡层沉积金刚石薄膜刀具的界面结构

研究了硬质合金基底上Cu／Ti作过渡层化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的界面特性。利用激光Ra—man谱分析了过渡层不同生长阶段金刚石薄膜的质量的影响。采用SEM、EDS对金刚石薄膜硬质合金刀具横截面的结构进行了研究。结果表明：基体中的Co被Cu／Ti作过渡层有效的抑制住；Cu向基体内的扩散改善了基体的性能，提高了界面层金刚石薄膜的质量；Ti的引入促进了金刚石的形核，减少了界面处晶粒间的空隙，提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积。