CVD纳米金刚石涂层工具研究进展

概述了CVD纳米金刚石涂层工具的研究开发现状、存在的主要问题,重点介绍了硬质合金基体表面预处理方法及纳米金刚石生长工艺参数对CVD纳米金刚石涂层工具结构和性能的影响。其中,介绍了硬质合金基体表面预处理方法主要有酸液浸蚀去钴、施加中间过渡层、机械或等离子体处理、负偏压等;纳米金刚石生长工艺参数则主要从碳源浓度、基体温度、反应气压三方面进行了介绍;最后,对CVD纳米金刚石涂层工具发展趋势和应用前景作出了展望。     

纳米金刚石应用中存在的几个问题

介绍了纳米金刚石的发展历史及目前的研究状况。提出了纳米金刚石应用中存在的问题:纳米金刚石中的C元素含量及纳米金刚石相的含量;纳米金刚石的分散技术和纳米金刚石的分级技术。这些技术问题不但存在于纳米金刚石的研究中,而且也普遍存在于所有的纳米粉体材料中,这些急待解决的技术问题严重制约了纳米粉体材料的广泛应用。     

CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望（上）

简要描述了CVD金刚石薄膜技术的发展历程。介绍了纳米特别是超纳米金刚石膜、CVD金刚石大单晶的技术特点及其应用。超纳米金刚石膜在MEMS（微机电系统）、电化学和生物医学上的应用和CVD金刚石大单晶是当前的研究热点。简言之,金刚石的发展向着更大或者更小的方向深入进行,即＂非大即小＂。     

纳米金刚石合成的研发历史

回顾了40多年来纳米金刚石研发的历史,重点介绍了爆轰法合成纳米金刚石的发展过程和人们所从事的各方面的研究、开发和生产的工作。     

正在形成的纳米金刚石产业

纳米金刚石是纳米材料家族中的一个重要成员。由于它具有金刚石和纳米材料的双重优异特性，因而有着广泛的应用领域，其中超精抛光、耐磨镀层、润滑油的改性和提高、PTFE(聚四氟乙烯)等作为近期应用的主攻目标，成为纳米金刚石产业建立的奠基石。介绍了俄罗斯纳米金刚石合成及其净化的工艺流程与装置。     

乌克兰与白俄罗斯纳米金刚石的研究现状

简要地介绍了乌克兰和白俄罗斯纳米金刚石的研究现状。重点指出,静压合成的金刚石粉体在超硬材料研究所生产、研究与应用已有三十多年。乌克兰根据DSTU3992-95国家标准,将ASM5 0.1/0粒和ASM1 0.1/0两个等级作为纳米粉体来生产,其产量每月约100kg。白俄罗斯Sinta公司年产107克拉纳米金刚石,还可生产9个类型的纳米金刚石和含金刚石混合物制品。     

不断发展的金刚石合成与应用技术

对金刚石的合成与应用技术进行了综合，重点介绍了人造金刚石行业具有里程碑意义的三次突破：第一颗金刚石的产生，金刚石膜的制成与爆炸法合成纳米金刚石，描述了金刚石行业的美好未来。     

日本科学家兰州研讨纳米金刚石产业

应甘肃省化工研究院邀请,近日,日本科学家、日本纳米碳材料研究所所长大泽映二在兰州举办学术讲座,题目为＂纳米金刚石产业化＂,就纳米金刚石的分类、纳米金刚石的社会产业价值、纳米金刚石分子分离等话题进行学术交流。     

氨气对热阴极CVD法制备纳米金刚石膜的影响

采用直流热阴级化学气相沉积（DC-PACVD）方法,以NH3＋CH4＋H2混合气体作为气源,通过改变氨气浓度,在单晶硅（111）基片上沉积纳米金刚石膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪分析了不同氨气浓度下制备的纳米金刚石膜。结果表明：在基体温度为700℃条件下,随着氨气浓度的增大,纳米金刚石膜中的金刚石相含量增加,非金刚石相含量相对减少;晶粒的平均粒度减小。在一定范围内氨气浓度增加,有助于提高纳米金刚石膜质量;在氨气流量达到8 mL/min时,获得了质量最好的纳米金刚石膜,其平均晶粒尺寸约为64 nm、均方根粗糙度约为27.4 nm。并提出了掺氮纳米金刚石薄膜的生长模型,对相应现象给出了解释。     

金刚石-SiC、纳米结构金刚石-TiC、金刚石-金刚石直接成键型聚晶的制备与表征

主要报道金刚石-SiC、纳米结构金刚石-TiC、金刚石-金刚石直接成键型三种典型金刚石聚晶材料的制备与表征,详细叙述了纳米结构金刚石-TiC聚晶的制备过程。对三种金刚石聚晶材料的硬度、热稳定性、导电性进行了分析,并对它们的性能进行了比较。     

纳米金刚石结构与活性关系的晶体化学研究

以矿物晶体结构、晶体化学理论为基础,研究了不同纳米级金刚石内部结构与活性的关系。结果表明:纳米金刚石微粒粒径与其性质呈正相关关系且与表面活性成反相关关系。金刚石粒径与晶胞数目的关系以及粒径与表层活性原子比率在100nm范围处均发生了较大的变化,微粒的粒径为160nm左右时,纳米金刚石兼具最小结构完整性和最大活性。     

河南第一条纳米金刚石生产线的建立

河南是中国静态高压高温一触媒法生产单晶金刚石的第一大省。河南联合磨料磨具有限公司在外聘技术专家的帮助参与下,用常规的爆炸法（或爆轰产物法）制备出了纳米多晶（或单晶）金刚石,填补了河南省没有纳米金刚石生产的空白。纳米多晶金刚石的产业化已由中科院力学研究所于1993年实现。为使业内人士对纳米金刚石及其下游产品的发展历史真相有所了解,文章特将国内纳米金刚石生产线的建立和纳米多晶金刚石研发简史,纳米金刚石抛光液和抛光膜的研制与应用现状做一简要的阐述。     

水性介质中纳米金刚石分散行为研究

文章探讨了不同分散剂在分散纳米金刚石颗粒时的作用机制,包括静电位阻、空间位阻、静电-空间位阻协同机制;同时研究了不同分散剂、用量、分散时间以及搅拌时间等对纳米金刚石分散的影响。研究结果表明,在高能机械化学处理过程中,在机械力和表面活性剂、无机电解质等物质的共同作用下,纳米金刚石的表面官能团组成发生了明显的变化,从而导致颗粒表面电性发生改变,颗粒间斥力增大,颗粒更加亲水,从而使得颗粒可以在体系中保持稳定分散。     

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。     

不同晶粒尺寸对CVD金刚石膜机械性能的影响

采用热丝辅助化学气相沉积（CVD）工艺制备出纳米、微米及细晶粒金刚石膜材料。观察了这三种金刚石膜的表面形貌并对上述金刚石膜的物理机械性能包括抗弯强度和耐磨性进行了实验性研究。结果表明,细晶粒结构的金刚石膜具有最高的抗弯强度．纳米结构的金刚石膜耐磨性最好。综合两个技术指标认为：细晶粒金刚石膜是三种晶粒结构中最佳的刀具制造材料。     

纳米金刚石的发展及其应用前景

利用负氧平衡炸药，在密闭爆炸罐内爆炸所获得的纳米金刚石单晶微粒尺寸一般在5-10nm。而以石墨为原料，通过TNT＋RDX混合炸药爆炸所制得的则是由纳米量级金刚石所构成的多晶金刚石。这两种类型的金刚石各有特点，它们均兼有金刚石和纳米材料的双重特性。文章就其发展历程、制备技术、应用领域及其潜在前景等做了简要的阐述。     

纳米金刚石-立方相氮化硅烧结体的高温高压制备与表征

采用直接相变的方法制备出了纳米金刚石-立方相氮化硅的烧结体。将石墨与六方相氮化硅的混合粉末经氮气保护球磨26小时后,在约18 GPa、2000℃的压力/温度条件下进行烧结。对烧结产物的X射线衍射分析和扫描电镜分析表明,烧结体中的石墨和六方相氮化硅全部转变成纳米金刚石和纳米立方相氮化硅。烧结体的硬度测试结果显示其平均维氏硬度约为39 GPa。     

直流电弧等离子体喷射法高速制备高质量纳米金刚石膜研究

利用直流电弧等离子体喷射法沉积装置在底径Ф65mm高5mm的Mo球面衬底上成功制备出纳米金刚石薄膜,文章研究了在稳定电弧状态下碳氢比对金刚石膜形貌的影响。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及Raman光谱对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征。研究结果表明：在稳定电弧状态下,通过提高碳氢比可以在Mo球面衬底上的表面高速沉积出高质量的纳米金刚石薄膜,晶粒尺寸大约为4-80nm,平均粒径27．4nm。     

冲击波和爆轰波的共异性

炸药爆炸是实现一些纳米新材料的重要能量来源之一。文章对炸药爆炸所涉及到的一些最基本的概念、模型及其基本关系及冲击波和爆轰波曲线的特征等做了一般性评述,旨在对纳米金刚石合成技术有所指导。