硬质合金表面化学镀Ni-P-金刚石粉沉积金刚石膜的研究

利用直流等离子射流装置在以化学镀Ni-P-金刚石粉为过渡层的硬质合金上沉积金刚石薄膜。采用SEM、EDS和X射线衍射仪(XRD)初步探讨了金刚石薄膜的表面形貌和物相组成。结果表明硬质合金刀片表面化学镀Ni-P后沉积金刚石薄膜,金刚石成核密度小、晶形差,难以得到结晶质量良好的金刚石膜。而在硬质合金刀片表面化学镀Ni-P-金刚石粉后沉积金刚石薄膜,成核密度比较高,晶形多为(100),但结合力较差。     

两种钎焊金刚石工具微观结构的对比分析

分别利用真空电阻炉中钎焊和氩气保护下高频感应钎焊制作单层钎焊金刚石工具,借助SEM、EDS和XRD等分析了两种工具的微观结构。结果表明：电阻炉中钎焊的金刚石一钎料界面上有两层结构,内层产物是Cr3C2,外层产物是Cr7C3;高频钎焊的金刚石一钎料界面上仅有单层产物Cr3C2。这两种工艺制作出来的工具,其界面结构虽有差别,但都存在化学冶金结合,足以保证金刚石和钎料层之间具有较高的结合强度。     

拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜抛光工艺研究

化学气相沉积(CVD)金刚石一般无法直接应用,需要对其进行抛光处理。在熟悉平面厚膜抛光的机理基础上,采用自制抛光的设备,对拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜进行机械抛光工艺的研究,借助表面粗糙度仪、扫描电子显微镜(SEM)对抛光前后及抛光过程中金刚石的表面形貌进行了观察,并对抛光过程进行了分析,研究表明:采用先粗抛光后半精抛光的工艺较为理想。     

微波等离子体CVD法在非平面基体上生长金刚石膜

介绍了在微波等离子体CVD装置中,用甲烷和氢气作为原料,在非平面基体(如钨丝、钻头、铣刀等)上生长金刚石薄膜的研究。在金刚石沉积过程中,由于"尖端效应",在基体的尖端很难沉积出金刚石膜。在采用金属丝屏蔽后,克服了"尖端效应",成功地在非平面基体上沉积出了金刚石膜。用扫描电镜(SEM)和激光拉曼光谱(Raman)分析了金刚石膜的形貌和质量。结果表明:非平面基体不同位置金刚石的晶形不同,晶粒比较细小,膜的质量较高。     

掺杂钨类金刚石膜的显微结构与性能

利用非平衡磁控溅射与离子源复合沉积技术,以高纯甲烷和氮气作反应气体,钨为溅射靶,在40Cr、Si(100)基片和不锈钢基体上分别制备了厚度约为2μm的掺杂钨类金刚石膜,并在类金刚石膜与基体间沉积了过渡层;应用X射线衍射、拉曼光谱、俄歇电子能谱等手段分析了掺杂钨类金刚石膜的显微结构和表面成分;应用球盘摩擦磨损试验机以及纳米硬度计等测试了膜的硬度、摩擦性能及结合强度。结果表明:所制备的膜表面均匀、致密、光滑,具有典型的类金刚石结构特征;掺杂的钨弥散分布在无定型的碳中,一部分形成W2C微晶相;当膜中钨原子分数约为20%时,膜的硬度最高,摩擦因数也相对较小,膜基结合力在70 N以上。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面微结构分析

钎焊单层超硬磨料砂轮极高的结合强度和接近理想的锋利形貌 ,使它在生产应用中显示出传统砂轮无法比拟的优异性能。这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能必将逐步取代传统单层电镀砂轮。本文在真空炉中用钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体的高强度连接。并用深腐蚀的方法处理钎焊后的试样 ,用扫描电镜、X 射线能谱仪 ,结合X 射线衍射结构分析 ,对金刚石与钎料界面微区结构进行了分析。结果表明 :在钎焊过程中 ,钎料会在金刚石界面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3 和Cr3 C2 ,其中Cr7C3 呈笋状生长 ,Cr3 C2 呈片状生长。Ni Cr合金与金刚石的冶金结合 ,是实现金刚石和钢基体有高结合强度的主要因素。最后通过磨削对比实验确证了金刚石与钎料有较高的结合强度     

CVD金刚石膜抛光新技术

提出了一种新的CVD金刚石膜抛光技术。金刚石膜表面被预先涂覆一层导电金属，然后采用电蚀方法对该表面进行加工，使金刚石膜突起的尖峰被迅速去除，加工中金刚石表面的石墨化使电蚀加工得以不断延续。采用CVD金刚石膜抛光新技术，可以高效率地完成对CVD金刚石膜的粗抛光。     

Ni-Cr合金真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

利用真空感应钎焊方法 ,用Ni Cr合金片作钎料 ,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。利用扫描电镜和X射线能谱 ,结合X射线衍射结构分析 ,发现Ni Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的CrC膜 ,在与钢基体结合界面上生成 (FexCry)C ,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。最后通过磨削实验验证了金刚石确有较高把持强度。     

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。     

直流等离子体喷射法制备氮化碳涂层的研究

氮化碳因预言具有超金刚石硬度、高热稳定性及优异的摩擦磨损性能,在刀具涂层的应用领域具有巨大的潜力,引起了世界上科研工作者的广泛关注。本文以CF4+N2+H2+Ar为反应气体,通过直流等离子体喷射法(DC Plasma Jet CVD),在Si[100]基底上以金刚石薄膜为过渡层,成功制备了氮化碳涂层。利用扫描隧道显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)等现代理化测试手段,对所制备涂层的表面形貌、成分结构进行了表征和分析。研究结果表明:所制备的涂层中金刚石过渡层表面生长了线度约300-600nm的C3N4晶粒,为亚微米级别,晶形较为清晰,呈现不规整的柱状,样品中主要含有α-C3N4与β-C3N4,涂层中N的含量为9.8%。     

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.     

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。     

以SiC过渡层为预处理工艺的金刚石涂层硬质合金微径铣刀研究

研究了采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以SiC过渡层为预处理工艺,直径为0.8mm的微径铣刀上纳米金刚石涂层的制备。通过铣削6063DL31铝合金并与未涂层的微径铣刀进行对比,验证SiC过渡层+金刚石涂层微径铣刀的切削性能。结果表明,SiC过渡层可以有效降低Co对金刚石涂层沉积的不利影响,改善金刚石涂层的附着力,同时,铝合金铣削试验表明,金刚石涂层微径铣刀可以有效降低切屑的黏结和毛刺的形成,并且显著降低加工工件的表面粗糙度;因此,薄SiC过渡层可以作为预处理工艺应用于微径铣刀上金刚石涂层的制备。     

铝过渡层沉积CVD金刚石涂层的研究

使用Murakami溶液和王水预处理高钴硬质合金刀片,并用直流磁控溅射(DCS)技术在此硬质合金上溅射铝过渡层,在热丝化学气相沉积(HFCVD)设备里沉积金刚石薄膜;分析了金刚石形核机理,并利用SEM以及Raman等方法表征试样。结果表明:与未溅射过渡层的样品相比,在过渡层上的金刚石形核密度更高,金刚石颗粒尺寸更加细小。     

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。     

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。     

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     

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。     

CVD金刚石刀具的制备工艺研究

详细介绍了CVD金刚石厚膜刀具和涂层刀具的制备工艺，分析了目前制约CVD金刚石刀具制造和工业化过程的关键技术问题，制备出的CVD金刚石刀具满足了高硅铝合金等难加工材料的加工需求。