金刚石薄膜与硬质合金刀具膜- 基结合性能研究进展

薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能的关键因素.如何提高膜-基界面结合强度,保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题.文章综述了影响金刚石薄膜附着性能的主要因素,总结了近年来在金刚石薄膜与基体间附着力研究方面的主要进展,并对金刚石薄膜未来发展趋势进行了展望.     

施加偏压对采用等离子体辅助热丝化学气相沉积法在硬质合金上沉积金刚石/ 碳化硅/ 硅化钴复合薄膜的影响

金刚石涂层硬质合金是一种出众的刀具材料,将碳化硅掺入金刚石涂层中不仅可以提高涂层的断裂韧性,还能够提高薄膜与基体之间的粘附性。文章采用氢气、甲烷和四甲基硅烷混合气体作为反应气体,用直流等离子体辅助热丝化学气相沉积法在硬质合金基体上沉积金刚石-碳化硅-硅化钴复合薄膜。通过扫描电子显微镜、电子探针显微分析、X 射线衍射和拉曼光谱对薄膜的表面形貌、成分以及结构进行了分析,结果显示此复合薄膜中含有金刚石、碳化硅(β-SiC)和硅化钴(Co2Si、CoSi)。复合薄膜的结构和成分可通过调节偏流和气相中四甲基硅烷的浓度来控制,随着偏流的增加,复合薄膜中金刚石晶粒尺寸变大且含量增加,β-SiC 的含量减少,因为复合薄膜沉积过程中正偏压促进金刚石的生长,并且增强金刚石的二次形核。虽然电子轰击同时增强了氢气、甲烷和四甲基硅烷的分解,但随着偏流的增加,气相中产生的碳源浓度高于硅源浓度,使金刚石比β-SiC 在空间生长上更具有优势。当偏流过高时则形成纯金刚石,不能够同时沉积金刚石、β-SiC 和硅化钴三种物质。通过调节偏压和气体成分,金刚石和碳化硅在复合薄膜中的分布得以控制。该工作有助于理解和控制复合材料和超硬薄膜的生长,所产生的复合薄膜可用于提高金刚石涂层刀具切削性能。     

热处理工艺对硬质合金表面金刚石薄膜 附着性能的影响

文章针对提高硬质合金刀具金刚石涂层结合力问题,提出了一种热处理和酸处理相结合的预处理工艺,详细研究和分析了800~1000℃ 范围内,热处理温度变化与硬质合金刀具表面形貌、金刚石涂层质量、涂层与刀具间附着力之间的关系.热处理工艺显著降低了生长过程中钴对金刚石涂层石墨化的催化作用,进一步提高了碳化钨颗粒的比表面积及金刚石二次形核密度,得到的金刚石涂层晶粒尺寸及压应力较小.过高的热处理温度虽然可以细化基体表面,增加基体与金刚石涂层之间的"机械锁合"作用,但预处理过程中残留在基体表面的深坑却不利于金刚石涂层附着力的提高,在外力的作用下容易在深坑附近产生微裂纹.实验结果显示,在氩气气氛中,900℃ 时热处理的硬质合金基体表面生长的金刚石涂层质量和附着力最佳.     

面向化学气相沉积生长单晶金刚石的高导热嵌入型 基片托盘设计及其高质量生长工艺研究

针对高功率密度微波等离子体化学气相沉积法生长单晶金刚石过程中,金刚石籽晶表面温度容易发生漂移的问题,提出了一种新的基片托盘结构设计方法.基片托盘中间采用通孔结构,以避免籽晶底部与钼托盘的直接接触,在基片托盘与水冷台之间、籽晶和水冷台之间添加高导热材料氮化铝片,以保证外延沉积金刚石所需的均匀温度场环境.实验结果显示,利用新型基片托盘可以连续工作48 h,并获得生长厚度达1.66 mm的单晶金刚石,经过多次反复生长可实现厚度3 mm的高质量单晶金刚石制备.新型基片托盘能有效地抑制生长过程中石墨等大颗粒煤烟沉积引起的温度漂移现象,满足不同条件下金刚石单晶的同质外延生长,抑制籽晶边沿处多晶金刚石的生成,从而保证金刚石单晶在高功率密度下长时间稳定生长,获得高质量、大尺寸的化学气相沉积单晶金刚石.     

衬底温度对单晶金刚石同质外延生长的 影响规律研究

文章采用微波等离子体化学气相沉积法,以单晶金刚石籽晶为衬底进行金刚石外延生长,通过拉曼光谱、扫描电子显微镜及光学显微镜等多种表征测试手段,系统地研究了衬底温度对单晶金刚石同质外延生长的影响机理.研究结果表明,衬底温度是影响同质外延单晶金刚石生长速率、生长模式和生长缺陷的重要因素:在一定温度范围内,单晶金刚石的生长速率随衬底温度的升高而增加,与此同时,金刚石的生长模式也由丘状生长转变为台阶生长.当单晶金刚石的生长厚度超过1 mm时,较高的衬底温度容易导致沉积层边缘部分产生孪晶等缺陷.拉曼光谱表征结果显示,微波等离子体化学气相法沉积的单晶金刚石质量优于传统的高温高压法.     

硼掺杂对微波等离子体化学气相沉积制备 金刚石薄膜高择优取向生长的影响

硼(B)掺杂金刚石薄膜因其优异的电化学性能在电化学传感领域获得了广泛的应用.文章采用微波等离子体化学气相沉积法制备硼掺杂金刚石薄膜,通过硼/碳(B/C)比例和工艺参数的调节,成功制备了具备(100)择优取向的金刚石薄膜,分析了B元素影响(100)晶面形成的机理,并进一步探讨了衬底温度、碳源浓度对金刚石薄膜微观形貌的影响.实验发现:B/C比例浓度对金刚石薄膜形貌的影响要大于温度、CH4浓度等其他参数,尤其当B/C=4000 ppm时,形成的四面体形状金刚石颗粒质量最好,晶棱清晰可见,晶面光滑平整;当B/C浓度恒定时,温度与CH4浓度对金刚石薄膜的影响都是通过影响二次形核密度实现的.研究表明,通过适合的硼掺杂比例可以实现高择优取向金刚石薄膜电极的制备.     

超疏水涂层表面黏附性能对海洋防腐和抑制海洋微生物附着行为的影响

目前关于超疏水涂层表面黏附性能对其腐蚀性能和表面细菌行为的影响不甚清楚.该文通过调控聚脲醛纳米颗粒比例,采用喷涂法在Q235钢表面制备了具有不同黏附性能的超疏水涂层,并研究了表面黏附性能对其防腐、抑菌行为的影响.电化学测试结果表明,滚动角<10°的低黏附超疏水涂层具有较大的电荷转移电阻和较低的腐蚀电流密度,其防腐能力显...     

表面涂层对掺杂α—Fe2O3烧结型气敏元件敏感特性的影响

本文对掺杂α－Ｆｅ２Ｏ３烧结型气敏元件的表面涂上混合α－Ａｌ２Ｏ３和Ｍｎ２ｏ３的浆料，干燥烧结而成新型半导体气敏元件，测试了该气敏元件对甲烷，丁烷，乙酵气体的敏感顺序，阻温特性和长期稳定性。     

辣根过氧化物酶在巯基丁二酸铜（II）自组装单分子层修饰电极表面的固定及对H2O2传感研究

利用气相沉积技术制备TiO2凝胶膜,将辣根过氧化酶固定在巯基丁二酸铜(II)(CuL-SH)自组装单分子层修饰金电极表面,制得测定H2O2 的电流型生物传感器.金电极表面的CuL-SH同时作为电子媒介体.研究了各种因素如pH、工作电位等对传感器响应电流的影响.传感器对H2O2的还原显示出快速电催化响应(＜10 s),计时电流法测定H2O2的线性范围为2.2 μmol/L -0.6 mmol/L(R = 0.999),检出限为1.0×10-6mol/L.测得酶催化动力学参数米氏常数KMapp＝0.56 mmol/L.传感器的稳定性好,60 d 其响应值仍保持90 %.对其灵敏度和选择性进行了研究,并应用于实际样品测定.     

金刚石薄膜的制备研究综述

金刚石薄膜具有优异的物理化学性质,在耐磨涂层、生物医学、薄膜微传感器、微机电系统等诸多领域有着广阔的应用前景.文章综述了近年来在金刚石薄膜领域研究的最新进展,着重介绍了目前主流的金刚石薄膜制备方法及优缺点,阐述了薄膜的生长机理以及提高金刚石薄膜沉积速率和质量的技术方法,为该领域的研究人员提供参考.