CVD金刚石薄膜与硬质合金的结合力的改善途径

化学气相沉积金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石和硬质合金的优异性能,可广泛应用于难加工材料的切削、电子工业等诸多领域。制造金刚石薄膜涂层工具的关键在于增强金刚石膜与硬质合金基体间的结合力。文章综述了增强化学气相沉积金刚石膜与硬质合金基体结合力的多种措施。     

薄膜涂层刀具

薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法（CVD）沉积金刚石薄膜制成的刀具。由于SiN4系陶瓷、WC＋Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系数与金刚石接近,制膜时产生的热应力小,因此可作为刀体的基体材料。WC＋Co系硬质合金中,粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度,在沉积前需进行预处理以消除Co的影响（一般通过酸腐蚀去Co）。     

低品位、高价值金刚石矿床的评价

在所有的矿物中,具有高宝石含量的金刚石矿床的开采品位是最低的。作者讨论了品位为20ppb的金刚石矿床在采样和评价中所遇到的一系列问题,并以格本科金刚石矿床为例,给出了计算此类矿床品位的概率统计方法。     

低压气相金刚石薄膜涂层刀具膜/基附着性能测试方法研究进展

较全面介绍了金刚石薄膜涂层刀具膜/基结合强度的定性和定量测试与表征方法。定性方法主要有划痕法、压痕法、超声波法等,其操作简单、结果直观,但实验结果不精确并且缺乏可比性;定量方法主要有粘接拉伸法、刮剥式测量法、纳米压入法、内涨鼓泡法、梁弯曲法等,这些方法不同程度地提高了测量的准确性和精确度,但试验条件要求苛刻、设备复杂、薄膜样品制备困难等问题限制了其广泛应用。总的来看,采用单一方法直接用于金刚石薄膜刀具膜/基附着强度的有效表征还有较大的困难。因此,需要在前人工作基础上,通过研究这些方法的优势互补,或者通过新方法研究,建立综合评价金刚石薄膜的膜/基界面结合强度的有效与合理方法,为金刚石薄膜硬质合金刀具的制备提供科学依据。     

在金刚石薄膜上生长微米／纳米结构氧化锌

金刚石是非常重要的宽禁带半导体材料,n-型氧化锌与p-型金刚石的结合成为半导体研究的热点。该研究实现了金刚石薄膜上生长六角纤锌矿结构氧化锌（ZnO）微米／纳米结构。生长初期或ZnO饱和蒸气压较低时,ZnO晶粒多沉积在金刚石薄膜的晶界和棱边处,随着沉积时间的增加或反应气氛中气态ZnO浓度的增加,会有大量微米／纳米结构的ZnO生成,并覆盖整个金刚石薄膜表面。对ZnO在金刚石薄膜表面生长机制及反应气氛对金刚石的钝化作用进行了分析。     

机械法抛光加工金刚石膜研究

在平面研磨机上使用金刚石抛光盘对金刚石膜进行了抛光实验。通过观察金刚石膜机械抛光过程中表面形貌的变化,并结合拉曼光谱分析,提出了金刚石抛光盘抛光金刚石膜的抛光机理主要是微切削和压力破碎作用,同时还可能有少量金刚石转变为非晶碳的作用。通过单因素实验研究,发现金刚石盘的粒度对抛光金刚石膜材料去除率的影响最为显著。转速越高,表面粗糙度越小,压力和粒度存在最优值,超过该值后,表面粗糙度并不会随之降低。     

CVD金刚石切削工具

阐述金刚石切削工具在机加工中的重要作用和CVD金刚石的优异性能以及CVD金刚石切削工具的形式。对CVD金刚石薄膜切削工具和CVD金刚石厚膜切削工具的特点和应用范围进行了分析对比，并指出存在问题和发展前景。     

宝石之王——钻石

在自然界,有一种矿物叫做"金刚石"。大部分的金刚石是黑色不透明,或者是有很多裂纹包裹体,只有小部分金刚石透明若水,达到了作为宝石原料的要求,叫做宝石金刚石。经过琢磨加工的宝石金刚石,就是女性们梦寐以求的宝石之王——钻石。宝石金刚石之所以这样珍贵,是由于它不仅特别稀少,而且具备宝石所应有的一切条件。     

类金刚石薄膜和金刚石薄膜的最新制备技术与各种特性

类金刚石薄膜等硬质碳膜具有许多优异特性，其开发研究已引起人们的极大关注。文章就类金刚石薄膜和金刚石薄膜的最新制备方法与各种特性进行了解说。     

山东省的金刚石宝石资源

我国著名的金刚石宝石资源产地 ,目前已知主要是山东、辽宁和湖南。而宝石级彩色金刚石的产地 ,已知仅有山东。在江苏北部曾发现有宝石级彩色金刚石的线索。《珠宝科技》2 0 0 0年第 4期发表《山东发现美丽的彩钻》一文后 ,引起了许多读者的兴趣。我们在此对山东省的金刚石宝石资源作一简介 ,以飨读者。山东省是我国较早发现金刚石宝石资源的地区。据《石雅》书中记载 :“中国昔未闻产金刚 ,近时惟山东沂州南乡李家庄有之 ,然大率微小 ,不为俗所贵。闻乡人常於夏季雨后 ,着草履。往来践踏河流砂土间。金刚棱角锐敏。遂嵌入其间 ,不得出 ,后…     

再结晶石墨对宝石级金刚石单晶生长的影响

高温高压温度梯度法生长宝石级金刚石单晶的过程中,尽管处在金刚石稳定区内,却经常发现,有亚稳态的再结晶石墨存在。本研究发现,作为一种晶体,大量再结晶石墨的析出和生长对宝石级金刚石单晶的生长速度有较为明显的抑制作用,并且再结晶石墨更容易在较高温度合成区内出现。例如,使用N iM nCo触媒进行宝石级金刚石单晶合成过程中,随着合成温度的提高,当大量多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度有了大幅度的降低,从相对低温时的约3.0m g/h降到较高温度时的1.0m g/h。     

金刚石砂轮修整方法比较研究

金刚石砂轮具有很好的磨削性能,在工业陶瓷、硬质合金、光学玻璃、金刚石刀具、宝石等难加工材料的磨削上有着非常广泛的应用。但金刚石砂轮存在硬度极高,修整难度相当大,且在修整过程中容易发生堵塞等问题,严重影响磨削表面的质量和修整效率,限制了金刚石砂轮的应用,本文对金刚石砂轮的各种修整方法进行比较和研究。     

其它

我国合成金刚石单晶研究方面取得新进展吉林大学科研人员研究发现:在高温-高压温度梯度法生长宝石级金刚石单晶的过程中,尽管合成系统处在金刚石稳定区内,却经常发现有亚稳态的再结晶石墨存在。该研究发现,作为一种晶体,大量再结晶石墨的析出和生长对宝石级金刚石单晶的生长速度有较为明显的抑制作用,并且再结晶石墨更容易在较高温度合成区内出现。例如,使用NiMnCo触媒进行宝石级金刚石单晶合成过程中,随着合成温度的提高,当大量多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度有了大幅…     

化学气相沉淀法合成单晶金刚石膜实验探索

采用微波等离子体化学气相沉淀法合成了单晶金刚石膜,探索了化学气相沉淀法(CVD)单晶金刚石膜的生长机理.实验仪器采用石英管式微波等离子体化学气相沉积装置,种晶为3颗IaAB型天然金刚石原石,生长面近平行于(111)和(110)方向,生长温度为800℃,压力约为6 kPa,时间约为8 h.使用宝石显微镜和环境扫描电子显微镜观察分析了CVD单晶金刚石膜的生长表面形貌.结果表明,在生长面上可见明显的生长层,生长晶体无色透明,CVD单晶金刚石膜在生长面上横向外延生长,并形成定向的台阶状表面--"阶梯流".在相同的条件下,(111)方向上生长的CVD单晶金刚石膜比(110)方向上的更有序.H2浓度的大小对CVD单晶金刚石膜的质量有影响.     

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。     

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＂。     

微波等离子体炬法合成金刚石薄膜的研究

现采用微波等离子体炬法合成了金刚石薄膜,并探讨了微波功率变化对对金刚石膜质量的影响。结果表明:随着微波功率的增加,制备的金刚石薄膜结晶性越来越好;通过拉曼分析在微波功率800W,发现在1332cm-1处金刚石峰的相对强度最高,金刚石相纯度最高。     

优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶的高温高压合成

实验在国产六面顶压机上利用温度梯度法合成优质Ⅱb型宝石级金刚石。研究发现在约5．5GPa和约1300℃的条件下,添加剂硼的加入使合成Ⅱb型金刚石的形貌较Ⅱa型宝石级金刚石有较大不同,文章分析了产生该现象的原因;实验还发现随着硼添加量的增加,所合成Ⅱb型宝石级金刚石的颜色由浅变深。结果实验获得了尺寸达4mm的优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶。     

类金刚石膜的制备及应用

类金刚石膜（DLC）由于其良好的特性被广泛应用于各个领域,文章介绍了类金刚石膜的制备方法及特点,并说明了利用类金刚石膜耐磨损高硬度等特点,将类金刚石薄膜经过特殊的方法形成类金刚石纤维的过程,探讨了其在纤维砂轮中,代替Al2O3纤维作为磨料的应用。     

SiO_xN_y薄膜结构对气体阻隔性的影响

摘译在聚合物表面沉积一层薄膜可以有效阻止氧气和水蒸气的渗透,目前比较常用的阻隔膜为氧化铝薄膜和氧化硅薄膜。氧化铝薄膜具有很好的气体阻隔性能,被广泛应用于食品包装;氧化硅薄膜也是比较流行的透明包装阻隔材料。近年来随着包装业的发展,对包装品阻隔性的要求越来越高,如要求更长的货架期。然而,目前所应用的氧化物阻隔膜已很难达到这一更高的要求。经研究发现,相对于氧化硅薄膜,类金刚石(DLC)是非常有前景的阻隔材料,特别是氮氧化硅(SiO_xN_y)薄膜,可以提供更高的阻隔性能。