CVD金刚石涂层硬质合金衬底预处理新方法研究

本文研究了甲醇预处理方法对硬质合金衬底表面抑制Co催石墨化作用。将甲醇预处理方法融入到传统的两步处理方法中,提出了新的两步预处理方法,通过电镜和EDX等手段对预处理后的衬底表面形貌、成分进行了分析。采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,在预处理后的衬底表面成功沉积了金刚石薄膜。并以制做钻头为例,验证了两步法对复杂形状衬底的预处理及金刚石薄膜制备效果。研究结果表明:采用甲醇预处理方法能够有效抑制Co对金刚石薄膜的不利影响,新的两步预处理方法既能保证金刚石薄膜与衬底之间的附着强度,又非常适用于复杂形状整体式回转硬质合金刀具、拉拔模具等衬底,对于拓展金刚石涂层在涂层刀具领域的应用具有一定的参考作用。     

热丝CVD金刚石涂层硬质合金衬底两步法预处理的研究

研究了引入超声振动后酸碱两步法预处理对硬质合金衬底表面去Co催石墨化作用。采用偏压增强辅助热丝化学气相沉积(HFCVD)法,在硬质合金衬底上沉积了一层均匀、光滑的金刚石薄膜。研究结果表明:在酸碱两步法预处理过程中引入超声振动,能够有效的去除硬质合金衬底表面的Co元素,衬底表面发生了明显的粗化;采用Murakami试剂超声振动20 min腐蚀WC相,再用V(H2SO4)∶V(H2O2)=3∶7混合溶液超声振动30 s去除Co相,金刚石薄膜形核密度高、结晶质量好。这说明了超声酸碱两步法预处理能够有效的抑制钴对金刚石薄膜的不利影响,对提高金刚石薄膜与基体之间的附着力起着非常重要的作用。     

硬质合金基体腐蚀工艺对金刚石薄膜的影响

采用不同的预处理方式浸蚀YG6硬质合金基体表面,随后在热丝化学气相沉积装置上沉积了金刚石薄膜.用扫描电子显微镜、x射线衍射仪以及洛氏硬度计对样品进行了分析检测.结果表明:一步或两步浸蚀法都能抑制沉积过程中基体表面钴的不利影响.采用两步法,即Murakami剂30 min腐蚀碳化钨相,再用H2SO4:H2O2=3:7(体积比)混合酸腐蚀30 s去除钴相,基体表面粗糙,金刚石薄膜形核密度高,结晶质量较好,金刚石涂层与硬质合金基体结合良好.     

两步浸蚀法预处理对火焰法沉积金刚石膜形貌、结构和性能的影响

两步浸蚀法是有效改善硬质合金基体表面沉积金刚石膜质量的一种预处理方法。本文采用两种不同酸剂的两步浸蚀法分别对YG6硬质合金基体进行了表面预处理,然后在其上火焰法沉积金刚石膜,初步探讨了预处理工艺不同酸剂对金刚石膜形貌、组成和结构的影响。实验结果表明,两步浸蚀法预处理能有效抑制合金基体中粘结相Co促进石墨生长的催化效应,两种火焰沉积产物已连续成膜,主要为超细金刚石、少量石墨。     

硬质合金表面化学脱钴对金刚石涂层的影响

以CH3COCH3和H2为反应气源,采用热丝CVD法在经过一步法和碱酸两步法预处理的YG6硬质合金(WC-6％Co)基体上沉积了金刚石涂层.采用扫描电镜、能谱仪、硬度计等对样品进行了分析检测,着重考察了一步法和两步法化学腐蚀脱钴预处理工艺对硬质合金基体表面形貌、钴含量以及其对所得金刚石涂层的形核密度、晶粒尺寸、膜基附着性能等的影响.实验结果表明:无论是一步法还是两步法脱钴预处理工艺,都能去除YG6硬质合金基体表面的钴元素,一步法最佳腐蚀时间为15 min,两步法最佳腐蚀时间为5min,两步法效果强于一步法.在经两步法5min酸蚀脱钴预处理的YG6基体上,获得了膜基粘着性能良好、结晶性能好的微米金刚石涂层.     

脱钴预处理对金刚石/硬质合金附着性能的影响

采用不同的两步处理方式浸蚀YG3和YG6低钴硬质合金基体表面，随后在热丝化学气相沉积装置上沉积了金刚石薄膜，分别用扫描电子显微镜、能谱仪以及洛氏硬度计对样品进行了分析检测。结果表明先采用Murakami剂30min腐蚀碳化钨相，再用3H2SO4 7H2O230s混合酸去除钴相，样品金刚石薄膜形核密度高，结晶质量较好，金刚石涂层与硬质合金基体结合良好。同一处理工艺，YG6系列样品处理效果更好。基体钴含量的降低对改善硬质合金与金刚石涂层间的附着性能有利。     

正偏压对微波等离子体CVD法制备金刚石薄膜的影响

线形同轴耦合式微波等离子体CVD法是在硬质合金微型钻头(微钻)表面沉积金刚石涂层的最佳方法之一.本文首先研究了酸碱两步预处理后微钻表面的形貌和成分,然后研究了微钻工作表面金刚石的沉积情况,最后重点研究了正偏压对微钻不同位置金刚石生长的影响.结果表明,在微钻上施加50 V正偏压时,金刚石薄膜具有最佳的形貌和较好的均匀性.     

PCB钻头上金刚石涂层的制备

本文在直径为0.8mm硬质合金钻头上进行沉积金刚石涂层的研究。在沉积之前,先用硝酸和铁氰化钾进行腐蚀处理,以去除表面的Co。用微波等离子体CVD设备进行金刚石的沉积。在金刚石涂层沉积过程中,钻头尖端在微波电磁场中产生辉光放电现象,导致钻头尖端刃部很难获得金刚石涂层。通过使用金属丝屏蔽的方法改变钻头周围的微波电磁场分布,成功的采用微波等离子体CVD法在钻头上沉积出了金刚石涂层。用扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱仪(EDS)和激光拉曼光谱(Raman)对钻头的表面形貌和金刚石薄膜的质量进行了表征,同时在铝基复合材料上进行了钻孔测试。结果表明金刚石薄膜表面比较光滑,晶粒尺寸较小,涂层质量良好,薄膜的附着力也较高。     

去Co深度及薄膜厚度对金刚石薄膜-硬质合金附着力的影响

金刚石薄膜与基体的附着力是影响CVD金刚石薄膜涂层刀具使用寿命的关键因素,沉积金刚石薄膜的膜-基附着力主要受硬质合金基体表面Co含量的影响。本文通过控制酸碱两步法中的酸处理时间及薄膜沉积时间,利用扫描电子显微镜、能谱仪、拉曼光谱仪、划痕测试仪等对样品进行分析检测,研究基体去Co深度及薄膜沉积厚度对金刚石薄膜的膜-基附着力的影响。结果表明:随着去Co深度的增加,膜-基附着力先增后降,但薄膜表面和截面形貌无明显变化,表明薄膜形貌主要受沉积参数影响;随着薄膜厚度增加,薄膜晶粒变大,膜-基附着力先增高后降低。去Co深度为7.1μm,薄膜厚度为19.5μm时所得薄膜的膜-基附着力最高,达到88.82 N。     

金刚石涂层用低钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

研究了先用Murakami剂浸蚀WC相，再用（H2O2＋H2SO4）酸混合液除去o相的2步法浸蚀YG6硬质合金基体表面预处理的过程，并在浸蚀过的硬质合金基体上，用热丝法沉积了金刚石薄膜，结果表明：2步浸蚀法可在基体表面深度为6μm-12μm的范围内，使Co含量从6％降低到0．54％－3．22％，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0μm，但会导致硬质合金基体表面的硬度从89．9HRA降低至88．1HRA，在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现金刚石薄膜试样的组织结构具有明显的｛111｝面取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

草酸浸蚀对氧化物阳极形貌及电催化性能的影响

钛基体涂覆铱钽氧化物阳极制备过程中对基体喷砂并进行不同时间的草酸浸蚀．环境扫描电镜、析氧极化曲线、电化学阻抗谱测试表明,草酸对钛基体的腐蚀速度及涂层载量(Ir含量)随腐蚀时间的延长先增大后减小．经过适当时间酸蚀处理后的基体上制备的氧化物阳极均匀致密,其电化学活性表面积大,析氧电催化活性提高,并具有较长的使用寿命。     

预处理工艺对硬质合金上沉积金刚石膜的影响

比较了酸浸与渗硼预处理对硬质合金上没积金刚石膜的影响。研究结果表明：渗硼预处理比酸浸预处理对提高金刚石膜的质量和结合力更为有利。     

酸刻蚀处理对IrO2-Ta2O5/Ti阳极寿命的影响

通过改变腐蚀方法,研究了使用H₂C₂O₄和H₂SO₄进行钛基体表面刻蚀对金属氧化物钛阳极电化学性能和表面形貌的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光电子能谱等测试方法对样品进行了结构分析。然后利用电化学工作站测试了样品的电催化活性,利用加速寿命测试研究了样品的电化学稳定性。结果表明,通过H₂C₂O₄和H₂SO₄分步腐蚀可以获得更加均匀致密的表面形貌和更好的催化稳定性。在此基础上,进一步研究了预处理对钛阳极寿命的影响原因。IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极的催化活性和稳定性与酸刻蚀处理的先后顺序及表面结构密切相关,并建立了预处理方法与阳极性能之间的关系。分步腐蚀使钛表面具有合适的粗糙度,因而提升了涂层附着力。在热分解过程中,经分步腐蚀形成的氢化钛在不改变表面形貌的情况下转变为金红石结构的氧化钛,有利于电子输运,从而增强涂层附着力并延长加速寿命。     

The Application of Surface Response Methodology to the Pretreatment of WC Substrates Prior to Diamond Coating

High cobalt (Co) content greater than 10% in tungsten carbide is desirable because Co improves the toughness of the cutting tool. However, the additional Co poses a huge challenge in surface preparation given that the Co content must be reduced to less than 1% on the substrate surface prior to applying a diamond coating. The excessive presence of Co on the substrate surface during coating suppresses diamond nucleation and causes the deterioration of diamond film adhesion. Many attempts have been made to overcome this issue, including the use of chemical etching, mechanical blasting, and heat treatment, but the successful pretreatment of WC-12%Co is still very limited. In this paper, a single-step chemical pretreatment using a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solutions was carried out on WC-12%Co. Two independent variables, i.e., etching time and acid temperature, were varied in the experiments to reduce Co contents as well as to roughen the substrate surface. The experimental plan was based on a central composite design. Variance analysis was employed to verify the precision of the mathematical models and their relative parameters. The predicted models generated by the response surface methodology (RSM) were compared with the experimental results, and close agreement was observed. The models demonstrated the significance of both factors, namely, acid temperature and etching time, in reducing Co contents to less than 1% as well as a roughening of the substrate surface within the desirable range.     

基于分形理论的疏水功能表面润湿性分析

为分析疏水功能表面的形貌参数对其润湿性的影响,以1060铝合金为基体材料,通过化学刻蚀预处理,电解刻蚀和硬脂酸修饰相结合的方法,制备疏水功能表面。通过调控化学刻蚀时间,使表面具有不同的微观形貌,进而改变其润湿性。利用扫描电子显微镜对疏水功能表面的微观形貌进行表征,利用接触角测量仪对其润湿性进行测定。基于图像处理技术,对疏水功能表面的微观形貌特征信息进行提取与分析。结果表明,同一表面在不同的放大倍数下,其灰度值分布统计具有相似的规律,说明所制备的疏水功能表面具备分形特征;利用差分盒子维数算法对表面维数进行计算,不同化学刻蚀时间所对应的表面维数与其润湿性的变化规律相吻合,说明维数是疏水功能表面的润湿性调控参数之一。     

阴极刻蚀法制备超疏水铝镀层及其抗腐蚀性能研究

对硅基磁控溅射铝镀层表面加载阴极电流,在镀层表面构建了微纳复合结构,并通过十四酸修饰获得稳定的超疏水膜。研究了超疏水表面的形成机制与结构特征,分析了超疏水表面的抗腐蚀性能。结果表明:经阴极刻蚀处理后,铝镀层表面形成了覆盖纳米级絮状物的腐蚀孔,呈现出珊瑚网状结构;再经十四酸有机修饰后,达到超疏水状态,十四酸在镀层表面形成了稳定的化学吸附,样品腐蚀阻效达到98.9%,抗腐蚀性能显著提高。     

Metallographic sample prepared by ion beam etching

Ion beam etching technique was used to reveal the metallograhpic microstructure and interface morphology of electroplating chromium coating, in particular, whose substrate surface layer was treated in advance by laser quenching. Chemical etchings were also conducted for comparison. The reveal microstructures were observed and analyzed by scanning electron microscopy. The results show that ion beam etching can reveal well the whole microstructures of composite coating-substrate materials.     

微晶/纳米金刚石复合涂层的沉积与表征

采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,通过引入惰性气体Ar,在经过甲醇新预处理方法处理后的硬质合金衬底表面成功沉积了微晶/纳米金刚石复合涂层。对金刚石复合涂层的表面形貌、成分、表面粗糙度进行了分析和研究。研究结果表明:新的预处理方法能够提高金刚石薄膜与衬底之间的附着强度。Ar的引入使得金刚石薄膜二次形核率更高,颗粒也更加细小,纳米金刚石复合涂层不但具有高的附着强度,而且具有非常低的表面粗糙度。对于拓展纳米金刚石涂层在精密加工领域中的应用具有一定的作用。     

酸化处理对MmNi_(3.45)Co_(0.75)Mn_(0.6)Al_(0.2)贮氢合金性能的影响

研究了酸性水溶液的浸蚀对贮氢合金粉的吸氢性能的影响。酸性水溶液浸蚀时该合金易活化和氢化，且改善了它的动力学特性。初次放电时，使用浸蚀合金粉的负极的放电电位比未处理的约低１００ｍＶ，且吸氢容量不随充放电周期的增加而明显降低。Ｘ光衍射分析和磁性测量表明，浸蚀处理除去合金不活泼的表面氧化层，通过对某些元素的选择性溶解，生成了富含金属镍的新的表面。