掺硼对金刚石膜的形貌影响研究

掺硼金刚石膜由于具有金属的电导率,在电学和电化学领域已显示出广阔的应用前景。在掺硼金刚石膜的制备工艺中,掺硼浓度对金刚石膜形貌具有一定影响。通过采用自制的热丝CVD金刚石沉积设备,采用三氧化二硼固体源制备掺硼金刚石膜,在其他工艺参数一致的情况下,改变硼源量制备不同掺硼浓度的金刚石膜,通过SEM分析掺硼浓度对金刚石膜的形貌影响,并对其机理进行了分析。实验结果显示:随着掺硼浓度的增加,由于硼原子可促进金刚石的形核,使金刚石形核密度增加,导致晶体颗粒向均匀、细小的方向变化;进一步增加掺硼浓度后,由于硼原子促进邻近金刚石颗粒的联结,晶体颗粒又向粗大、尺寸分布不均匀的方向变化。     

以新型硼源制备硼掺杂金刚石膜的性能研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术,以氧化硼-乙醇溶液作为硼源,制备不同掺硼浓度的金刚石膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、电化学工作站等研究其表面形貌、晶体结构、薄膜质量和电化学性能。结果表明:随硼元素含量升高,金刚石膜的晶体颗粒尺寸先减小后增大,电势窗口由3.1V降至2.6V,阳极电流密度由0.022 7mA·cm-2降至0.011 9mA·cm-2,但对背景电流及电化学可逆性几乎不影响。      

CVD金刚石膜的抛光研究进展

化学气相沉积的金刚石膜表面一般比较粗糙,需要经过抛光才能实现其具体的工业应用。本文介绍了各种抛光CVD金刚石膜的方法及近来研究进展,分析了各种技术的优缺点,并结合工业应用对CVD金刚石膜的抛光前景作了展望。     

钽喷丝头表面覆加金刚石膜的研究

为改善钽喷丝头的品质，提高其硬度和耐碱腐蚀能力，利用热丝CVD制备不同粒径的金刚石薄膜，并通过对钽衬底的碳化处理，成功使之沉积于纯钽喷丝头表面，对纯钽喷丝头进行表面强化。通过场发射扫描电镜观察，大粒径金刚石薄膜有少量孔隙，小粒径金刚石薄膜细腻致密。硬度测试结果表明，金刚石薄膜钽喷丝头表面硬度达HV1000以上，远高于纯钽及其它工艺处理后的钽喷丝头。可纺性试验结果表明，其性能都达到或超过传统喷丝头，完全可以取代成本高昂的铂金喷丝头。     

CVD金刚石厚膜的机械抛光研究

化学气相沉积(CVD)制备的金刚石膜表面粗糙且厚薄不均匀,在许多情况下不能直接使用,必须对其进行抛光.本文研究了不同型号的金刚石微粉对CVD金刚石厚膜研磨的影响,通过对研磨结果的比较分析,优化出一种高质量高效率的抛光方法,即先采用W40和W28金刚石微粉,分别研磨2 h,然后用W0.5金刚石微粉研磨4 h.经扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试分析表明:金刚石膜的平均去除率为12.2 μm/h,粗糙度Ra由4.60 μm降至3.06 nm,说明该抛光方法能实现金刚石膜高质量、高效率的抛光.     

纳米金刚石硼掺杂的制备及表征

本文采用高温真空扩散法制备了纳米金刚石硼掺杂。采用热重分析仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、智能型拉曼光谱仪、透射电子显微电镜等技术手段对制备的产物进行表征。结果表明,产物主要包含C、O、B元素,其质量分数为92.08%,7.14%,0.78%。纳米金刚石硼掺杂的XRD图谱中除了金刚石(111)D、(220)D衍射峰外,还有六方金刚石(100)D的衍射峰。B原子的引入造成纳米金刚石的缺陷增多,引起G峰移至1620cm-1。硼原子在金刚石中以两种状态存在,分别是C-B碳的取代原子和B-O的间隙硼原子。掺杂后的纳米金刚石颗粒形状形貌无明显变化,粒径为2~10nm,有少部分立方金刚石的存在。总而言之,硼的掺杂使得纳米金刚石的初始氧化温度提高了175℃,氧化速度缓慢,热稳定性能提高。     

激光切割CVD金刚石膜的工艺研究

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机对表面经机械抛光的CVD金刚石膜进行切割,研究了激光焦点位置、重复频率、充电电压以及切割速率对切割面质量的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、TR200型粗糙度仪和XJP-3C型金相显微镜对切割结果进行了表征。研究表明:将激光焦点置于金刚石膜表面进行切割时,切割面锥度最小;切割面的粗糙度随着激光切割速率、重复频率的增加而减小;充电电压越高,切缝越宽;激光重复频率在80～100 Hz范围内,其变化对切缝宽度影响较小;切割2.7 mm厚的金刚石厚膜时,选取充电电压850 V,重复频率90 Hz,切割速率10 mm/min,能够达到高效率高质量的理想切割效果。     

CVD金刚石膜的机械抛光加工研究

在简要综述 CVD金刚石膜光整加工方法的基础上 ,在自动抛磨机上对 CVD金刚石厚膜进行了初步的机械抛光工艺研究 ,借助扫描电子显微镜 (SEM)对抛光前后及抛光过程中 CVD金刚石膜的表面形貌变化进行了观察 ,初步讨论了 CVD金刚石的去除过程。     

CVD金刚石膜将成为金刚石材料未来发展的主流

1．引言 化学气相沉积CVD金刚石薄膜是继动态与静态法合成金刚石后,出现的一种与前两种方法完全不同的方法。按照传统的金刚石合成机制,用这种方法也能合成金刚石,简直让人不可思议。可是用这种方法合成出了金刚石已是不争的事实。     

硬质合金表面渗硼处理对CVD金刚石涂层形成的影响

采用渗硼工艺对ＹＧ６硬质合金表面进行预处理,探讨了渗硼预处理对硬质合金金刚石薄膜涂层形成的影响。研究结果表明,渗硼时Ｃｏ在硬质合金表面同Ｂ形成ＣｏＢ、Ｃｏ２Ｂ化合物层。该硼化物层在金刚石沉积过程中,能有效阻挡硬质合金中粘结相Ｃｏ向表面扩散,消除了Ｃｏ对金刚石薄膜涂层形成时的不利影响,改善了薄膜涂层质量,提高了附着力。     

金刚石膜与硬质合金基体间的界面状态

采用ＳＥＭ,ＴＥＭ对金刚石膜－硬质合金基体横截面的形态进行了研究,探讨了甲烷含量对ＣＶＤ金刚石膜－基横截面各组织层次的影响。结果表明,经化学侵蚀脱钴和等离子体刻蚀脱碳预处理的ＹＧ８硬质合金基体上所沉积的金刚石膜－基横截面组织的典型层次依次为：金刚石／薄的石墨碳中间层／细小的ＷＣ层／残留的脱碳层／残留的疏松层／ＹＧ８原始基体,甲烷含量对ＣＶＤ金刚石膜－基横截面各组织层次的形成有显著的影响。     

Ce-Mn合金低温抛光CVD金刚石厚膜

研究开发了一种低温、快速抛光化学气相沉积（CVD）金刚石厚膜的新技术，该技术是利用金刚石（C）和溶碳活性很高的稀土金属铈（Ce）和过渡金属锰（Mn）所熔炼出的Ce-Mn合金之间的热化学反应，在一定的工艺条件下对金刚石厚膜进行有效的抛光。详细讨论了合金组成对抛光速率和表面粗糙度（Ra）的影响，并且用扫描电镜和拉曼光谱对抛光后的膜表面进行了表征。结果表明：Mn含量较低的合金从抛光率上和抛光效果上考虑都更有利于获得良好抛光的金刚石厚膜，Ce-3％Mn原子比组成的合金，在660℃、抛光2h的实验条件下，使膜的粗糙度由10．8490μm降低到3．6826μm，抛光速率达到37．5lμm/h。适量Mn的加入在降低抛光温度的同时仍然可以保证良好的抛光效果，优化了热化学抛光的工艺，而且该抛光技术不会破坏金刚石厚膜质量。     

CVD金刚石膜热沉表面金属化

提出一种金刚石膜热沉表面金属化新工艺。该工艺采用Ti Ni Au体系和电子束真空镀膜方法 ,并经过金刚石膜预处理和后续低温真空热处理获得了良好的结合性能。研究表明 :预处理对金属层和金刚石膜的结合强度影响显著 ,结合强度由原来的 1 4 0MPa提高到 48 9MPa ;金刚石膜 Ti Ni Au经过 1 0 0次从 2 0 3K到 42 3K冷热循环 ,金属和金刚石膜之间没有发现脱膜现象。XRD进一步证实 :经过后续 673K× 2h低温真空热处理 ,Ti 金刚石膜界面形成TiO和TiC。Ti和金刚石膜之间的扩散与反应产物不仅取决于反应温度 ,还和金刚石膜表面状态有关     

稀土金属Ce抛光CVD金刚石膜的研究

研究了一种快速有效地抛光CVD金刚石厚膜的技术.该技术是利用化学活性很强的稀土金属铈(Ce)与金刚石(碳)的固相化学反应,在一定的工艺条件下对金刚石膜进行的快速有效的抛光.讨论了金刚石膜抛光效果的影响因素及初步探讨了固态稀土Ce抛光金刚石膜的抛光机理.此外,还对抛光前后的金刚石膜以及反应产物进行了Raman光谱和X射线衍射谱(XRD)分析,从而初步得到了该方法抛光金刚石的抛光机理.研究表明抛光速率和质量与抛光温度、时间和加载的压力有关;在680℃抛光2h就已出现抛光效果;经过700℃,2h,加载为1N抛光条件的处理后表面粗糙度(Ra)由原来的5.9762μm降低到2.0247μm;在750℃时获得了较高的抛光率,约35μm/h.     

用直流等离子体辅助CVD法大面积沉积金刚石厚膜

采用两种改进的直流（DC）等离子体辅助化学气相沉积片，沉积了直径达100mm的金刚石厚膜，一种方法是采用多阴极的几何构造，另一种是采用单个大阴极几何构造，在采用第一种方法的情况下，我们采用了7个阴极的阵列，其温度维持在高于2100℃，以阻止碳沉积在阴极上，每个阴极与一个独立的直流电源相连，电源提供的电压和电流对每个阴极而言分别是在500－700伏和3－5安的范围，沉积时腔室压力为100乇，用这种方法形成的散射辉光非常稳定，足以用于生长厚度大于1mm的金刚石膜，在采用第二种方法时，我们使用单个大阴极，其温度大约为1100℃，在此温度下，也可避免碳沉积，我们采用的是脉冲电源，没有它，就不能防止电弧的产生，阴极直径是120mm，这使得散射辉光足够大，以至于可在直径100mm的基体上沉积金刚石，同时，也使散射辉光保持在非常稳定的状态，根据甲烷浓度的不同，金刚石厚膜的质量也不一样，颜色在白色到深灰色之间变化，沉积速度变化范围在2μm/h到10μm/h之间。     

CVD金刚石厚膜刀具及应用研究

热丝CVD法沉积金刚石厚膜为全晶质纯多晶金刚石材料,是制造切削刀具的理想材料。本文针对国内外CVD金刚石厚膜焊接刀具研究与应用中存在的关键技术问题,结合我所近期相关技术研究进展,重点介绍了其制造工艺及关键技术。     

真空渗硼预处理在CVD金刚石-硬质合金涂层工具中的应用

采用固体粉末真空渗硼工艺，研究了硬质合金工具表面真空渗硼预处理对金刚石涂层附着力的影响，研究结果表明，硬质合金工具通过固定粉末真空渗硼处理，表面生成具有较高稳定性的以CoWB、CoB为主的渗层，经过长时间的金刚石涂层后，硬质合金工具表面出现Co3B和W2Co21B6相，没有单质Co相出现，克服了金刚石沉积中硬质合金表面钴的不利影响，使标志金刚石涂层附着力的压痕测试的临界载荷达到了1500N，并且有着较好的重现性。