微波等离子刻蚀CVD金刚石膜提高机械研磨效率

针对低温低压化学气相沉积(CVD)金刚石膜表面粗糙且厚薄不均,普通的方法抛光金刚石膜效率低的现象,采用空气等离子刻蚀金刚石膜与机械研磨相结合的抛光工艺,提高了金刚石膜的抛光加工效率.并与纯机械研磨法比较,通过观察样品的表面形貌,说明等离子刻蚀的作用.     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙，并且粗糙度随着膜厚的增加而增加，限制了它的应用，必须对其抛光,本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜，研磨速率达6．1μm／h，厚度去除了36．9μm，粗糙度Ra从5．9μm降至0．19μm．     

导弹头罩金刚石膜抛光技术研究

化学气相沉积(chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石膜已广泛用于导弹头罩等军事装备中,但其抛光的难度较大.在研究机械、激光、化学辅助机械、磨料水射流、热化学等典型曲面CVD金刚石膜抛光方法原理和特点的基础上,重点研究了热化学抛光方法,并采用热化学法对导弹头罩金刚石膜进行了抛光试验,结果表明,热化学抛光法能够有效地抛光曲面金刚石膜,抛光效率较高,满足导弹头罩金刚石膜的各项指标要求.     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙,并且粗糙度随着膜厚的增加而增加,限制了它的应用,必须对其抛光.本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜,研磨速率达6.1 μm /h,厚度去除了36.9 μm,粗糙度Ra从5.9 μm降至0.19 μm.     

金刚石表面刻蚀研究进展

金刚石具有优异的机械、电、热及化学性能,广泛应用于高效加工、生物传感器、半导体及量子器件等领域,而刻蚀技术对其性能发挥起着重要作用。根据刻蚀剂种类,金刚石刻蚀分为熔盐刻蚀、气相刻蚀、金属刻蚀及金属氧化物刻蚀。熔盐刻蚀借助熔融硝酸盐中产生的高活性氧对金刚石进行选择性腐蚀。气相刻蚀利用气体或等离子体与金刚石反应从而在金刚石表面制备特殊形状的阵列。金属刻蚀分为金属反应刻蚀、金属催化刻蚀和金属催化氢气刻蚀,可用于金刚石磨粒表面微图案化和薄膜表面微纳米孔制备。金属氧化物刻蚀通过氧化物与金刚石之间的氧化还原反应对金刚石进行腐蚀。介绍了以上四大类金刚石刻蚀技术的研究进展、作用原理和应用情况。     

单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺

为改善现有碳化硅抛光方法存在的效率低、有污染、损伤大等问题,提出采用机械研磨与光催化辅助化学机械抛光组合工艺抛光单晶碳化硅晶片.光催化辅助化学机械抛光利用纳米二氧化钛在紫外光照射下生成羟基自由基的强氧化作用原子级去除碳化硅.通过L9(33)正交试验研制光催化辅助化学机械抛光抛光液,采用对碳化硅晶片表面粗糙度跟踪检测的方法确定优化加工工艺.甲基紫有机显色剂静态氧化试验结果表明:光催化剂对抛光液氧化性的影响最大,其次是电子俘获剂,再次是分散剂;较好的抛光液配方为二氧化钛0.5 g獉L-1、过氧化氢1.5 mol獉L-1、六偏磷酸钠0.1 g獉L-1.确定的优化抛光工艺为:采用5μm和2μm金刚石微粉分别研磨单晶碳化硅晶片30 min,材料去除率分别为8.72μm/h和4.56μm/h;然后采用光催化辅助化学机械抛光单晶碳化硅去除机械研磨带来的损伤,粗抛光选用0.5μm氧化铝微粉抛光60 min,精抛光选用0.05μm氧化铝微粉抛光50 min,粗抛光和精抛光的材料去除率分别为1.81μm/h和1.03μm/h.用该工艺抛光单晶碳化硅,获得的表面粗糙度约为0.47 nm,基本能满足单晶碳化硅高效、超光滑、低损伤的抛光要求.     

氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜

分别采用直流辉光、微波和电子回旋共振3种氧等离子体对CVD金刚石膜表面进行了刻蚀.利用扫描电子显微镜对三种等离子体刻蚀后金刚石膜表面的形貌进行了观察分析.通过对刻蚀后形貌差异的比较,探讨了它们各自的刻蚀机理,并从等离子体鞘层理论出发建立了刻蚀模型.     

聚晶金刚石材料的铸铁盘研磨研究

对铸铁盘研磨加工聚晶金刚石进行了系统的研究，研究结果表明。湿研磨法比半干研磨法的效率高等，但表面粗糙度也略大，适合于粗研磨，研磨过程是机械作用和热化学作用的综合过程，热化学作用随研磨速度，研磨压力的的增加以及研磨时间的延长而增大，湿研磨过程是以机械作用为主。     

氧等离子体刻蚀CVD金刚石膜

分别采用直流辉光、微波和电子回旋共振3种氧等离子体对CVD金刚石膜表面进行了刻蚀．利用扫描电子显微镜对三种等离子体刻蚀后金刚石膜表面的形貌进行了观察分析．通过对刻蚀后形貌差异的比较,探讨了它们各自的刻蚀机理,并从等离子体鞘层理论出发建立了刻蚀模型．     

燃焰法CVD金刚石薄膜生长过程的实验研究

采用燃焰法在硅基片表面进行了金刚石薄膜沉积实验．介绍了用金刚石微粉研磨基片表面对金刚石成核及生长的影响．根据不同沉积时间基片表面的扫描电子显微照片，分析了金刚石薄膜的生长过程，得出了金刚石薄膜的生长过程是以岛状生长模式形成连续膜的结论．     

Adhesive strength of CVD diamond thin films quantitatively measured by means of the bulge and blister test

Large advancement has been made in understanding the nucleation and growth of chemical vapor deposition (CVD) diamond, but the adhesion of CVD diamond to substrates is poor and there is no good method for quantitative evaluation of the adhesive strength. The blister test is a potentially powerful tool for characterizing the mechanical properties of diamond films. In this test, pressure was applied on a thin membrane and the out-of-plane deflection of the membrane center was measured. The Young’s modulus, residual stress, and adhesive strength were simultaneously determined using the load-deflection behavior of a membrane. The free-standing window sample of diamond thin films was fabricated by means of photolithography and anisotropic wet etching. The research indicates that the adhesive strength of diamond thin films is 4.28±0.37 J/m2. This method uses a simple apparatus, and the fabrication of samples is very easy.     

CVD金刚石厚膜力学性能

CVD金刚石厚膜的力学性能对CVD金刚石厚膜刀具的寿命有重要影响．研究了微波等离子体CVD和热丝CVD法制备的金刚石膜断裂强度以及耐磨性等力学性能,利用比重测量、SEM、X—ray、拉曼光谱等方法对两种厚膜进行了测试．结果表明微波等离子体CVD制备的金刚石厚膜质量、比重和断裂强度要明显高于热丝CVD法制备的金刚石膜,并且具有更好的耐磨性．内部的空洞等缺陷以及晶界的非金刚石相碳含量较多是造成热丝CVD厚膜性能低下的主要原因．     

平面研磨中磨具与工件接触区压强的理论研究

平面研磨加工中磨具与工件接触区的压强分布对于磨具的均匀磨损，保证磨具和工件的面形准确度都是非常重要的。针对平面研磨加工中磨具上金刚石丸片的实际排列情况，采用力学分析方法对磨具与工件接触区的压强分布进行了模拟计算，给出了计算压强的一般公式，分析了工件半径和偏心矩对压强分布的影响。结果表明，在确定的加工系统中，当偏心距适当取值时，接触区压强呈均匀分布，对保证磨具的均匀磨损和工件的加工面形准确度提供了依据。     

WC-Co硬质合金上高质量金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜.研究了铜过渡层和酸蚀脱钴两种基体前处理工艺以及在施加铜过渡层的情况下,不同的沉积气压和基片温度对金刚石薄膜的质量的影响.结果表明:在施加铜过渡层后,在适中的沉积条件下(沉积气压6.0 kPa,基片温度约为780℃)可得到质量较好的金刚石薄膜.     

纳米针状金刚石膜的制备

利用高功率微波等离子体化学气相沉积方法在硅衬底上沉积了多晶金刚石薄膜,然后利用电子束蒸发方法在金刚石薄膜表面上沉积了5 nm厚的Pt薄膜.利用Pt的自组织化效应,再通过氢等离子体照射、氧等离子体刻蚀、王水处理等手段,使金刚石薄膜表面形成了纳米针.利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石薄膜的结构,拉曼光谱显示在1 315 cm^-1处出现纳米金刚石特征峰,SEM显示纳米针均匀地直立在金刚石薄膜表面,每平方厘米大约含有10⁸个纳米针,纳米针的平均高度约为1 μm.     

不同工艺参数对金刚石薄膜齿轮制备的影响

金刚石薄膜是最具潜力的微机械结构功能材料之一,但其极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型。本文采用反应离子刻蚀方法对金刚石薄膜进行了微齿轮结构的制作研究,制作出了厚度为5gin,模数为0．003的金刚石薄膜齿轮。实验结果表明,镍钛合金薄膜和光刻胶层作为金刚石薄膜刻蚀掩模,可以获得表面平滑、轮廓清晰、侧壁陡直的金刚石薄膜图形;O2及与Ar的混合气体对佥刚石薄膜图形化的刻蚀主要工艺参数如射频功率、工作气压、气体流量及反应气体成分等均对刻蚀速率和刻蚀界面形貌产生不同程度的影响。刻蚀中,当工作气压12Pa及气体流量50sccm稳定时,射频功率与刻蚀速率呈线性变化,但射频功率过高（大于135W）则掩模刻蚀生成物沉积在金刚石薄膜表面而发黑;对于给定的工艺条件下,金刚石薄膜的刻蚀速率并不强烈依赖于混合气体中氧气的含量。     

研磨机床几何误差对金刚石刀面粗糙度的影响

为探究研磨机床几何误差对金刚石刀具后刀面粗糙度的影响规律,建立研磨机床精度与刀具后刀面表面轮廓的数学模型. 借助多体系统理论对研磨机床的误差传递进行建模;基于样条滤波算法建立机床误差与刀具后刀面粗糙度之间的定量关系;分析主轴、摆轴的端面和径向跳动误差以及往复轴的直线度误差对刀具后刀面粗糙度的影响规律. 结果表明:主轴、摆轴和往复轴几何运动误差对刀具后刀面粗糙度的影响占比分别为98.18%、1.59%和0.23%;主轴的端面和径向跳动误差是影响后刀面粗糙度的主要因素,研究结果为研磨机床的设计制造与金刚石刀具研磨工艺的优化提供理论指导.     

A Research on the UItrasonic Vibration Lapping of Natural Diamond Tools

This paper deals with a new technology for the manufacturing of natural diamond cutting tools. In order to raise the efficiency of lapping natural diamonds, the ultrasonic vibration technology is applied to the lapping process. The experimental resykts show that ultrasonic vibration lapping can greatly raise the abrasion value of diamonds. The efficiency of ultrasonic vibration lapping is 2-3 times higher than that of conventional lapping. Besides, the mechanism of why the abrasion value of diamonds in ultrasonic vibration lapping is high is also discussed in the paper.     

不同碳源对金刚石薄膜制备的影响

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置,分别用甲烷和乙醇为碳源进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对沉积的金刚石薄膜进行了观察分析。结果表明,用乙醇制备的金刚石薄膜比甲烷制得的金刚石薄膜的生长率要高,膜的缺陷少、颗粒均匀。