CVD金刚石涂层拉丝模温度场数值分析

衬底温度是热丝化学气相沉积(HFCVD)制备金刚石薄膜的重要参数之一,在拉丝模表面沉积CVD金刚石涂层时,均匀的衬底温度场显得尤为重要.对HFCVD系统中制备CVD金刚石涂层时拉丝模衬底温度场进行数值分析,得到了拉丝模温度场的分布和热丝参数对衬底温度场的影响规律,为CVD金刚石涂层拉丝模的制备提供重要指导.     

HFCVD衬底三维温度场有限元法模拟

热丝化学气相沉积(Hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)方法制备金刚石薄膜设备简单,成本低廉,适合大面积金刚石膜的产业化生产,其中衬底温度是沉积高质量CVD金刚石膜的重要参数之一.基于此,首先分析大面积HFCVD系统的热交换过程,建立大面积HFCVD系统衬底温度场的三维有限元模型.与传统纯热辐射模型相比,本模型更加接近实际系统,并较好符合试验测定的结果.根据三维有限元模型开展对大面积HFCVD系统衬底温度场的有限元仿真研究,得到HFCVD系统衬底温度场的三维分布规律,并讨论热丝直径、热丝温度、热丝根数、热丝-衬底距离和水冷散热系数等对衬底温度大小及均匀性的影响.仿真结果表明,在适宜金刚石膜生长的参数范围内,热丝参数和衬底接触热阻对衬底温度大小有显著影响,由于衬底内部的三维热传导使得衬底温度场更加均匀,各参数对衬底温度场的均匀性影响不大.研究结果为高质量制备金刚石膜提供理论基础.     

CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备和应用

轴承支撑器是轴承精密加工中的关键部件。本文采用热丝化学气相沉积(简称CVD)法,以丙酮和氢气为碳源,在WC-Co硬质合金轴承支撑器衬底上沉积金刚石薄膜,制备CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器,并应用于轴承的精密磨削加工。结果表明,合理控制衬底材料的预处理和CVD沉积工艺对金刚石薄膜质量、形貌、粗糙度和薄膜与衬底间的附着力有显著影响。与传统硬质合金轴承支撑器相比,CVD金刚石涂层轴承支撑器的耐用度和使用性能显著提高。     

小型化热丝CVD金刚石膜沉积设备的研究与开发

对传统HFCVD金刚石膜沉积设备进行小型化改进,分析了传统沉积设备在真空系统和衬底机构结构上的不足之处;介绍了小型化CVD金刚石膜沉积设备的系统构成;详细描述了该小型化设备的真空系统和衬底摆动机构。该系统具有均匀的表面温度场和很高的运行稳定性,可以用于纳米金刚石薄膜和金刚石厚膜的沉积,制备的纳米金刚石薄膜晶粒大小基本上都在200 nm以下,纳米硬度为(450~700)GPa;沉积的金刚石厚膜直径达93 mm,晶粒完整均匀。     

高性能CVD金刚石薄膜涂层刀具的制备和试验研究

采用电子增强热丝EACVD法,以WC-Co硬质合金刀具为衬底制备金刚石涂层刀具,研究了提高涂层附着力的衬底预处理新方法,探讨了抑制Co催石墨化作用的有效措施,提出了改善金刚石薄膜表面粗糙度CVD后处理新工艺。研究结果表明,采用了Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳预处理方法对于提高金刚石薄膜涂层的附着力有明显效果,添加适量粘结促进剂,可有效地抑制CVD沉积过程中钴向表层扩散引起的催石墨化作用。采用分步沉积新工艺是减小金刚石薄膜表面粗糙度的有效方法。所制备的高附着力和低粗糙度的金刚石薄膜涂层刀具切削性能明显改善,对实现高效高精度切削加工具有十分重要的意义。     

CVD金刚石涂层拉丝模的研制与应用

:以市售大孔径 (>2mm)硬质合金拉丝模为衬底 ,经酸腐蚀去钴、研磨和还原处理后 ,以氢气和丙酮为原料 ,用穿孔直拉热丝CVD法制备了金刚石涂层。利用扫描电镜和喇曼谱图对涂层均匀性进行了评估。初步应用试验表明 ,金刚石涂层的附着力能满足实际拉伸要求 ,涂层拉丝模的工作寿命可提高 3～ 5倍。     

光滑硬质合金衬底渗硼预处理对CVD金刚石薄膜性能的影响

提高金刚石薄膜的附着力和光洁度是实现CVD金刚石涂层在工模具和耐磨器件领域中广泛应用的关键因素。采用热丝CVD法在光滑WC—Co硬质合金基体表面沉积金刚石薄膜，研究了渗硼预处理新方法对光滑衬底表面抑制Co催石墨化作用和保证金刚石涂层附着力的效果。研究结果表明，采用渗硼预处理方法既能避免研磨、刻蚀和化学腐蚀等加工方法对光滑衬底表面的严重损伤，又能有效抑制Co对金刚石薄膜的不利影响，获得了满足附着力要求的光滑金刚石薄膜，对于拓宽金刚石薄膜的应用领域具有重要意义。     

硬质合金刀具基体沉积低表面粗糙度金刚石薄膜的工艺研究

CVD金刚石薄膜刀具的表面粗糙度是影响刀具切削性能的重要参数。为通过改进CVD沉积工艺减小金刚石薄膜表面粗糙度 ,提出了适当提高碳源浓度和合理控制沉积气压两项新的工艺方法 ,并通过切削试验研究了其对金刚石薄膜刀具耐用度及切削性能的影响     

改善CVD金刚石薄膜涂层刀具性能的工艺研究

用热丝CVD法,以丙酮和氢气为碳源,在WC-Co硬质合金衬底上沉积金刚石薄膜,在分析了工艺条件(衬底温度、碳源浓度、反应压力)对金刚石薄膜性能的影响的基础上,提出了分步沉积法改善金刚石薄膜涂层刀具性能的新工艺.结果表明,合理控制工艺条件的新工艺对涂层薄膜质量、形貌和粗糙度、薄膜与衬底间的附着力、刀具的耐用度及切削性能有显著影响,对获取实用化的在硬质合金刀具基体上沉积高附着强度、低粗糙度金刚石薄膜的新技术具有重要的意义.     

YT15硬质合金成形铣刀的金刚石涂层制备及应用研究北大核心

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,采用两种不同的化学试剂对硬质合金基体预处理,以热丝化学气相沉积的方法沉积微米级金刚石薄膜。以65%高体分SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料,对比考察了金刚石薄膜涂层成形铣刀与未涂层硬质合金铣刀的切削特性,从而对铣刀的涂层效果进行评价。结果表明:经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类减小约10%,以平行布置热丝方式和现有的沉积工艺涂覆的金刚石薄膜均匀性较好;涂覆的金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的附着强度,且经酸碱预处理及相应的涂层工艺较适合此类材料的粗加工,醇碱预处理方法较适合其半精加工;涂层刀具持续加工后的工件表面质量优于且稳定于未涂层刀具。     

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。     

FABRICATION OF DIAMOND TUBES IN BIAS-ENHANCED HOT-FILAMENT CHEMICAL VAPOR DEPOSITION SYSTEM

Deposition of diamond thin films on tungsten wire substrate with the gas mixture of ace- tone and hydrogen by using bias-enhanced hot filament chemical vapor deposition(CVD)with the tantalum wires being optimized arranged is investigated.The self-supported diamond tubes are ob- tained by etching away the tungsten substrates.The quality of the diamond film before and after the removal of substrates is observed by scanning electron microscope(SEM)and Raman spectrum.The results show that the cylindrical diamond tubes with good quality and uniform thickness are obtained on tungsten wires by using bias enhanced hot filament CVD.The compressive stress in diamond film formed during the deposition is released after the substrate etches away by mixture of H_2O_2 and NH_4 OH.There is no residual stress in diamond tube after substrate removal.     

石墨基金刚石涂层电极的制备及性能研究

采用固体三氧化二硼，用热丝辅助化学气相沉积法在石墨衬底上沉积了掺硼金刚石涂层。用喇曼谱、扫描电镜及电导一温度关系研究了掺硼金刚石涂层的生长气压和掺硼浓度等主要工艺参数对涂层的形貌、结构及电学性能的影响和涂层的循环伏安特性。结果表明，石墨基金刚石涂层电极具有优良的电化学性能。     

提高CVD金刚石薄膜刀具膜—基附着力的工艺方法评述

提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间的附着力是CVD金刚石薄膜刀具得以推广应用的关键因素。本文介绍了国内外采用CVD法制备金刚石薄膜刀具时提高膜—基附着力的典型工艺方法 ,评述了WC Co基底预处理及沉积工艺对CVD金刚石薄膜与基底之间附着力的影响