电铸金刚石-镍复合膜品质的神经网络分析

本文综合考虑电铸金刚石-镍复合膜沉积工艺参数与复合膜品质的关系，建立了一种复合膜品质预测的人工神经网络模型。该模型能够精确刻画电镀工艺参数与沉积结果之间的非线性关系，并且具有泛化能力。用所得到的神经网络模型对复合膜沉积结果进行分析预测，其预测值与实际样品测量值吻合，表明神经网络分析方法是有效的。     

双脉冲电源参数对电铸金刚石-镍复合膜品质的影响

采用电铸法制备了金刚石-镍复合膜,研究了平均电流密度、正向脉冲频率、正向脉冲占空比、反向脉冲占空比等双脉冲电源参数对镀层厚度的均匀性、沉积速率、硬度、表面形貌的影响.结果表明:随着平均电流密度的增加,沉积速率增大并趋于稳定,复合膜硬度先增大后减小,厚度的均匀性变差;随着正向脉冲频率的增加,沉积速率和硬度都增大,厚度的均...     

用人工神经网络预测电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积结果

用人工神经网络预测了电铸自支撑金刚石-镍复合膜中金刚石颗粒的含量、复合膜的厚度和表面微观形貌.结果表明,当阴极电流密度小于1.0 A/dm2时,复合膜的表面均匀,无镍瘤;复合膜的沉积速率约为14 μm/h.其预测的沉积结果与实际样品测量值接近,相对误差小于9.9%.人工神经网络能够充分体现电镀工艺参数与沉积结果之间的非线性关系和隐含关系,训练精度较高,具有较高的预测能力.     

基于RSM的电铸自支撑金刚石-镍复合膜参数优化

目的为提高电铸自支撑金刚石-镍复合膜的生产品质,研究一种改进的响应曲面模型,对电铸工艺的多响应参数进行优化选择。方法以电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积工艺参数为研究对象。在逐步回归的基础上,利用响应曲面法构建因子与响应间回归模型,通过试验设计的分析方法解释、分析、检验模型的优劣。以响应预测能力指数为权重,加权得到综合回归模型,将多响应参数优化转换为单响应参数优化,使参数优化结果优先优化预测能力强的响应,改善工艺参数整体优化效果。最后,以综合回归模型为目标函数,利用有约束最小化函数法在区间范围内搜索最优参数组合,并给出参数改进的方向。结果利用有约束最小化函数法搜索得到的最优参数组合为:金刚石含量16 g/L、阴极电流密度0.6 A/dm2、沉积时间1.5 h。通过试验设计的分析方法给出参数进一步改进的方向:在金刚石含量大于16 g/L、阴极电流密度小于0.6A/dm2、沉积时间小于1.5 h的区域内增加试验设计,以得到更优参数组合。结论将质量工具、质量改进方法及统计分析方法等运用到材料制备工艺中,能够提高最优工艺参数选择的有效性,减少试验设计的盲目性,以及达到参数全局最优的可能性。     

阴极悬挂方式对电沉积金刚石-镍复合膜品质的影响

给出了阴极悬挂方式对金刚石-镍复合膜电沉积结果的影响,指出:当阴极完全竖直悬挂时,复合膜中无金刚石颗粒沉积;而将阴极上部远离阳极倾斜悬挂时,则可得到有金刚石颗粒分布的复合膜.阴极倾角越大,复合膜中金刚石颗粒含量越高.倾角为45°时,复合膜中金刚石颗粒含量最高而且分布均匀.阴极悬挂方位对沉积复合膜的厚度均匀性有很大影响,电镀过程中阴极沿其自身平面平均间歇旋转90°后继续电镀,可以得到厚度均匀的复合膜.另外,采用扫描电镜(SEM)检测了复合膜中金刚石颗粒的含量和分布情况,采用数显电子测微仪测量复合膜的厚度,并对检测结果作了简要分析.     

镍-金刚石复合刷镀的工艺

河南信阳空军第一航空学院研究了镍-金刚石复合电刷镀工艺中施镀电压、施镀温度和镀笔与工件之间相对速度对复合镀层中金刚石含量和耐磨性能的影响，得到了制备高耐磨性镀层的最佳工艺参数，     

镍-硼/金刚石超薄切割片的制备与性能

在氨基磺酸镍体系电镀液中添加不同浓度的三甲胺硼烷(TMAB),在阴极自旋转状态下利用复合电沉积方法制备不同质量分数的硼的镍-硼/金刚石切割片,探究镀液中不同质量浓度的TMAB对切割片晶体结构、硬度、耐磨性的影响。结果表明:阴极自旋转状态下制备的镍-硼/金刚石切割片中金刚石分布均匀;随TMAB质量浓度增加,镀层的晶粒尺寸减小、硬度增加、耐磨性提高。当TMAB质量浓度为3.0 g/L时,镀层基质金属的晶粒尺寸最小为6.84 nm,硬度最大为2 453.6 HV,磨损量最小为1.7×10-2 mm3,磨损宽度最小为665.4 μm。用厚度为28.3 μm的镍-硼/金刚石切割片切割(111)晶面的N型单晶硅片,硅片切割槽宽度为35.3 μm,切缝比为1.25,最大崩边尺寸为3.1 μm。      

金刚石-金属复合薄膜的电沉积规律

简要介绍了用电铸法制备金刚石一金属复合薄膜的方法，给出了薄膜的沉积规律，指出：电镀工艺参数如阴极电流密度、镀液中金刚石含量、搅拌等对沉积结果影响很大，而pH值、温度、阳阴极间距对沉积结果影响不很明显，重点给出了搅拌速度和位置对薄膜中金刚石含量分布的影响，搅拌速度太低金刚石颗粒分布不均匀，而搅拌速度太高则会引起沉积密度很低甚至无金刚石沉积，最佳搅拌速度范围为180r／m-220r／m，最佳搅拌位置在镀液下部。并从沉积机理的角度对所得结果作了简要分析。此外，采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等检测手段研究了该薄膜显微结构。     

钛基金属掺混纳米金刚石阴极的场发射特性

研究了钛基金属掺混纳米金刚石的场发射特性,其中,以钛和铪分别和纳米金刚石掺混,采用电泳法制得了阴极样品,并使用SEM和XRD对阴极样品的结构和形貌进行了表征,最后进行场发射特性的测试。结果发现,掺入5 mg的钛样品的形貌更加均匀和致密,而掺入铪样品的形貌变差。同时,与未掺杂样品相比较而言,掺钛样品的场发射特性有了提高,而掺铪样品的场发射特性有所下降。掺钛样品之间的比较发现,钛掺入量不宜过多,适量的钛掺入能使得纳米金刚石阴极的场发射性能得到提高。分析表明,这是由金属钛和铪的性质决定的,影响了金刚石与基底Ti的键合反应,从而影响了掺杂纳米金刚石的场发射性能。     

感应加热金刚石/镍基复合涂层微观组织与性能

采用感应加热的方式,在65Mn钢基体表面制备了金刚石质量分数为10%的复合镍基涂层,利用SEM、EPMA、XRD对钎涂接头的微观组织和相组成进行了分析,研究了感应钎涂中金刚石/钎料界面的元素扩散机制和形成机制。并利用干砂橡胶轮磨损试验机测试了涂层的耐磨性能,分析了金刚石/镍基涂层的耐磨增强机制。结果表明,钎涂层中钎料合金物相主要为Ni₄B₃、(Ni,Fe)固溶体、Ni₃Si₂、CrB;金刚石与钎料合金发生了冶金反应,金刚石/钎料合金界面的C元素分布促使金刚石表面出现了双层碳化物结构,分别为金刚石侧的Cr₃C₂和在Cr₃C₂表面生长的Cr₇C₃。金刚石复合涂层的耐磨性能显著优于钢基体,涂层60min磨损失重仅0.25g,为钢对比试样磨损失重的1/12,金刚石在磨损过程中起到了阻挡犁沟扩展的作用,涂层的失效机制为镍基合金磨损和金刚石的脱落。     

纳米金刚石薄膜的微结构和残余应力

采用双偏压热丝化学气相沉积法在不同栅极和衬底偏流下制备出纳米金刚石薄膜.采用Raman谱、SEM、AFM、纳米压痕法和XRD分析纳米金刚石膜的微结构、弹性模量和残余应力.分析结果表明,金刚石晶粒尺寸随着栅极和衬底偏流的增加而减小,而衬底偏流的加入会引起非金刚石成分的显著增加.金刚石晶界的畸变使得弹性模量随着栅极和衬底偏流的增加而减小,薄膜热应力也随之减小.晶界非金刚石成分引起金刚石本征应力呈压应力性质,晶界密度的增加使得本征应力随着栅极偏流的增加而增加,但衬底偏流引起薄膜抵抗变形能力剧烈下降,导致金刚石本征压应力的减小.     

金刚石膜/硅复合基片的制备工艺研究

通过等离子体喷射法硅衬底制备金刚石的试验,研究了硅片规格、硅片前期预处理、金刚石膜沉积以及后期热处理等对制备复合基片性质和裂纹产生的影响,对各个工序进行优化和改进,确定了制备金刚石膜/硅复合基片最佳的工艺流程.实验结果表明:在硅基片制备的金刚石膜厚度大于20 μm,抛光后金刚石膜表面粗糙度Ra达到5.2 nm,剩余金刚...     

微/纳米复合多层金刚石自支撑膜的制备及应力研究

利用大功率DC Arc Plasma Jet CVD装置,采用Ar-H2-CH4混合气体为气源,通过优化工艺参数,在多晶钼衬底上制备出了多层复合金刚石自支撑膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼谱(Raman)对膜体进行表征,结果显示,多层膜体的组织结构体现了微米金刚石与纳米金刚石的典型特征;复合金刚石自支撑膜具有光滑的表面,微米层与纳米层间呈相互嵌套式的界面;此外,利用激光拉曼谱分析了多层膜中的内应力状态,研究发现,多层膜中各层膜体具有不同的内应力状态,内应力沿膜体生长方向有明显变化,呈现出从压应力到拉应力的变化过程.     

大面积金刚石膜/Si衬底复合片均匀性研究

对直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术,在φ76.2 mm的Si衬底上沉积得到的金刚石膜,通过SEM和激光Raman表征其质量均匀性。为缓解金刚石膜/Si复合片的内应力,采用台阶式冷却的方式,对样品在1 050℃进行真空退火处理,使样品内的压应力从3.09 GPa减小到1.16 GPa。对样品生长面进行机械抛光,采用表面轮廓仪检测其表面粗糙度均匀性。结果表明：在76.2 mm的金刚石膜/Si复合片上获得的表面粗糙度小于5 nm。     

金刚石砂轮V形尖端的数控对磨微细修整技术

针对金刚石砂轮V形尖端的微细修整困难的问题,开发出一种对磨成型的V形尖端修整技术。在数控修整中,砂轮作V形的直线插补运动与修整工具对磨,逐渐被修整成V形尖端。本实验中修整工具分别是#600和#180绿碳化硅(GC)油石,砂轮分别为SD 400和SD 600金刚石砂轮。实验结果表明,较细粒度的修整工具不仅可以将砂轮V形尖端修整出更小的圆弧半径,而且也能够将微小磨粒修锐得更锋利,从而使加工的单晶硅微沟槽形状更加整齐。此外,采用修整后的圆弧半径小于20μm的SD 600金刚石砂轮V形尖端可以实现光纤石英微阵列沟槽的微细加工,也可以在SiC陶瓷和WC合金基板上加工出微锥塔阵列空间的功能表面。因此,数控对磨在位修整的工艺可以用于金刚石砂轮V形尖端的微细修整,实现硬脆性基板的微细磨削加工。     

金刚石微粉表面镀覆对线锯的关键作用分析

在分析电镀金刚石线锯工艺流程的基础上,指出了金刚石上砂是电镀线锯最关键的工艺环节.探讨了各种上砂方法及特点,分析了镀覆金刚石微粉对上砂的作用.指出,采用与金刚石形成化合物结合的镀覆金刚石,如镀钛、镀钨、镀钼、镀铬和复合镀的金刚石,有利于高质量金刚石线锯的生产;避免了采用单一镍镀层产生“双极性”效应,导致镍涂层脱落的问题;具有上砂速度快,上砂容易的特点;镍镀层对镀覆金刚石颗粒迅速整体覆盖,镍镀层生长迅速,与镀覆金刚石结合牢固,出刃高;解决了无镀层金刚石以及单一镀镍金刚石与基体结合力差的问题.因此,镀覆金刚石为生产高质量金刚石线锯提供了有力的技术支持.     

铜基体预沉积铜-金刚石复合过渡层金刚石膜的制备与表征（英文）

在铜基体表面电沉积铜-金刚石复合过渡层,采用电镀铜加固突出基体表面的金刚石颗粒,最后利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在复合过渡层上沉积大面积的与基体结合牢固的连续金刚石膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱和压痕试验对所沉积的金刚石膜的表面形貌、内应力及膜/基结合性能进行研究。结果表明:金刚石膜由粗大的立方八面体颗粒与细小的(111)显露面颗粒组成,细颗粒填充在粗颗粒之间,形成连续的金刚石膜。复合过渡层中的露头金刚石经CVD同质外延生长成粗金刚石颗粒,而铜表面与粗金刚石之间的二面角上的二次形核繁衍长大成细金刚石颗粒。金刚石膜/基结合力的增强主要来源于金刚石膜与基体之间形成镶嵌咬合和较低的膜内应力。     

超光滑金刚石涂层拉拔模具在水润滑条件下的应用

提出微/纳米多层超光滑金刚石复合薄膜的沉积工艺,采用经过改进的热丝CVD沉积装置,能够在孔径d1.0 mm～60 mm的硬质合金拉拔模具内孔表面沉积具有优异耐磨减摩特性的超光滑金刚石复合涂层.采用表面轮廓仪对超光滑金刚石复合涂层拉拔模具的内孔表面进行检测,结果显示拉拔模具入口区、工作区以及定径带位置的表面粗糙度分别为25.7,23.3和25.5 nm.对超光滑金刚石复合涂层的摩擦磨损特性进行考察,结果表明,无论在干摩擦还是水润滑条件下,涂层与轴承钢、铜以及氮化硅陶瓷对摩时的摩擦因数均比常规微米金刚石涂层的低,并且还具有与微米金刚石涂层相当的表面耐磨性.采用制备的超光滑金刚石复合涂层拉拔模具在低碳钢管的拉拔加工过程中实现了基于水润滑的拉拔加工过程,与传统的硬质合金拉拔模具相比,单只超光滑金刚石复合涂层拉拔模具的拉拔产量可提高20倍左右.     

金刚石自支撑膜衬底制备AlN薄膜的性能

采用射频磁控反应溅射法在金刚石自支撑膜衬底上沉积了AlN薄膜,XRD结果表明得到了（002）面择优取向的AlN薄膜;AFM的表面形貌结果显示薄膜表面平整,晶粒均匀,表面粗糙度为2.97 nm。XPS分析结果表明,离子剥蚀2.1 nm后Al/N原子百分比接近于1∶1;结合红外透过曲线和纳米力学探针测试,表明AlN薄膜在1500～800 cm-1波段对金刚石膜有约14%的增透作用,其平均硬度为21.5 GPa,平均弹性模量为233.3 GPa。