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.     

类金刚石薄膜厚度的测量

采用真空等离子休沉积法沉积了类金刚石膜,采用椭圆偏振光测量法测定了薄膜的厚度,在测量薄膜厚度的同时也可知道所沉积膜的均匀性情况。     

热丝CVD法制备大面积金刚石薄膜基片的变形

采用热丝CVD法制备的大面积金刚石薄膜存在基片变形严重的问题,通过对热丝CVD设备和沉积工艺进行改进,成功解决了直径76mm、厚度0.4mm硅片的变形问题。结果表明:改进后金刚石薄膜基片的翘曲度为0.296%,比改进前的降低了88.9%;改进后金刚石薄膜的质量及晶粒大小均匀,膜厚不均匀度仅为1.53%,具有优异的大面积均匀性。     

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.     

CVD金刚石厚膜刀具的制造及应用

随着汽车、宇航、电子工业的发展,大量有色金属和新型材料的广泛应用,使金刚石切削刀具的需求量迅速增长。化学气相沉积(CVD)金刚石作为一种新型超硬刀具的材料,为金刚石刀具的应用开辟了新的途径。CVD金刚石刀具主要有两种类型:CVD金刚石薄膜涂层刀具和CVD金刚石厚膜焊接刀具。金刚石薄膜涂层与刀具衬底材料之间的     

大面积EACVD金刚石沉积设备的研究

详细介绍了EACVD法沉积大面积金刚石膜的设备的原理和设计,设备包括机械系统和电气系统。设备的运行情况表明,该设备可以用于沉积高质量的大面积金刚石膜,沉积的金刚石厚膜直径达Φ200mm,涂层面积达(330×330)mm2,膜沉积速率为(4～20)μm/h。     

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。     

基于LabVIEW的温控系统

衬底沉积温度是影响薄膜生长形态的关键因素.针对超高真空薄膜生长中对衬底沉积温度恒温控制需求,文中讨论了基于电阻加热和液氦制冷相结合的温控系统,详细论述了LabVIEW环境下的温控系统应用软件设计思路,该应用软件通过VISA接口与精密温度控制仪进行数据通信,依据其内置的PID控制算法,实现温度控制.测试试验表明:该系统具体良好的恒温效果,能够满足超过超高真空薄膜生长时对衬底沉积温度的温控要求,具有很高的实用价值.     

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。     

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.     

小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究

CVD金刚石具有优异的导热性能,在微电子热沉应用方面有着广阔的应用前景。利用ICP工艺制造了硅模具,利用有限元对CVD系统中硅模具的温度场和流场进行了研究,在硅模具内制备了小型精密CVD金刚石热沉片。试验结果表明模具法能够获得表面品质好、形状和尺寸精度很高的小型金刚石热沉片。     

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。     

PCD与CVD金刚石显微组织及使用特性分析

经对PCD与CVD金刚石厚膜显微组织的研究，发现气相沉积法生产的金刚石厚膜与PCD有着完全不同的组织形式。研制刀具并进行切削性能试验，验证了CVD金刚石厚膜刀具的切削适用范围，分析了它们在机械切削加工领域中的不同使用特性。     

Synthesizing diamond film on Cu,Fe and Si substrate by in-liquid microwave plasma CVD

The purpose of this study is to synthesize diamond onto Si, Cu, and Fe (SUS632J2) substrates and to analyze the effect of carbon diffusion on their surfaces. Diamond was synthesized using the in-liquid microwave plasma chemical vapor deposition (IL-MPCVD) as a novel method for synthesizing diamond on various base materials. The IL-MPCVD method is superior one due to its efficiency in terms of cost, space and speed as compared to a conventional gas phase microwave plasma CVD (MPCVD). Microwaves of 2.45 GHz generated plasma in a solution which was comprised of methanol: ethanol (M:E = 97:3). Evaluation of deposited diamond films was done by a Scanning Electron Microscope (SEM) and Raman spectroscopy. Results shows that the IL-MPCVD method can form diamond films on Cu, Si and Fe substrates. The minimum time of film formation of Cu, Si and Fe are 2.5, 3.5 and 5 min, respectively. The material that forms carbide layers such as Si is a better substrate to form diamond film by the IL-MPCVD than other metal substrates such as Cu and Fe. Synthesizing diamond directly on the Fe substrate results in poor quality layers. The effect of carbon diffusion influences diamond film nucleation and diamond growth. In order to alleviate the carbon diffusion and improve the quality of the diamond film on the Fe substrate, Si has been sputtered on the Fe substrate as an interlayer. It is found that the diamond film can be formed on a Fe substrate using a Si interlayer and that heat treatment and thickening the interlayer improve its quality.     

CVD金刚石薄膜涂层铜线拉丝模的制备与应用

提高金刚石薄膜的表面质量和附着力是实现CVD金刚石涂层在耐磨器件领域中广泛应用的关键因素.本文通过优化沉积工艺参数,采用直拉丝化学气相沉积法在WC- Co硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜.检测了该涂层的表面形貌、薄膜质量以及表面粗糙度,并把所制备的CVD金刚石薄膜涂层拉丝模具在拉拔铜线材生产线上进行了应用试验,结果...     

掺硼金刚石膜的电火花加工研究

由于金刚石膜的加工极其困难，提出了一种通过在制备过程中掺杂使金刚石膜导电的金刚石膜精加工新工艺，利用电火花对掺杂金刚石膜进行电加工。研究了电参数对金刚石膜加工性能的影响，用SEM和Raman分析了金刚石膜电火花加工表面的形貌和成分。研究了掺硼金刚石膜电火花加工的加工机理，建立了电火花加工模型。试验结果表明，电参数对金刚石膜的加工速度、表面粗糙度有较大影响，掺杂金刚石膜的电火花加工是汽化、熔化、氧化、石墨化等多种效应的综合作用结果，通过掺杂可以显著改善金刚石膜的可加工性。     

CVD金刚石厚膜焊接刀具的试验研究

提出一种制作CVD金刚石厚膜焊接刀具的新工艺。采用电子辅助化学气相沉积法 (EACVD)制备直径10 0mm、厚度 0 8～ 1mm的金刚石厚膜 ;通过对金刚石刀头表面进行金属化处理 (化学气相沉积W膜 ) ,改善了金刚石的耐高温性及与低熔点合金焊料的浸润性 ,可在大气环境下实现金刚石刀头与刀架的焊接。车削试验结果表明 :用新工艺制作的金刚石刀具适用于精密加工     

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。