钛过渡层与硬质合金基体表面结合状况对金刚石薄膜附着力的影响

以WC-6％Co为基体,采用磁控溅射法,在原始试样、酸腐蚀试样以及酸蚀后进行氢等离子体脱碳处理的试样上制备Ti过渡层,然后碳化过渡层为TiC。在热丝化学气相沉积装置中,制备金刚石薄膜。研究三种不同试样上的金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明,在原始试样上的金刚石薄膜在冷却过程中自动脱落;在经等离子体处理后的试样上,金刚石薄膜与基体间附着力高于在经酸蚀处理的试样上的金刚石薄膜与基体附着力。造成这种现象的主要原因可能是等离子体脱碳还原处理降低WC晶粒表面能,增强Ti与WC间的结合强度,导致TiC过渡层与WC基体结合强度增加,从而增加金刚石薄膜附着力。     

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。     

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。     

化学预处理对微型钻头沉积类金刚石薄膜附着力的影响

在刀具上沉积类金刚石(DLC)薄膜的关键技术问题是如何提高DLC薄膜的附着力,以发挥DLC薄膜在刀具涂层领域的优势。本文通过对微型钻头表面进行不同的化学预处理后利用射频等离子体化学气相沉法沉积DLC薄膜,对影响膜基附着力的内在规律进行了探讨。结果表明:采用简单酸碱腐蚀(先后使用NaOH溶液和HNO3溶液进行腐蚀)对DLC薄膜附着力的提高有一定作用,而综合腐蚀(首先使用酸碱腐蚀,然后使用Murakami试剂腐蚀)的效果更佳;此外,使用Murakami试剂腐蚀时间过长(超过6 min)会影响钻头本体的机械强度。实验结果对于DLC薄膜作为微型钻头涂层的应用具有很好的指导意义。     

硬质合金气态渗硼预处理及其对金刚石薄膜附着性能的影响

目的保持硬质合金预处理后基体的强度和表面光洁度,并且提升沉积的金刚石薄膜的膜基结合力。方法使用真空管式炉设备对硬质合金进行真空热处理气态渗硼,然后使用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)沉积金刚石薄膜。之后采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、拉曼光谱仪、表面轮廓仪和洛氏压痕测试仪等对样品的结构、形貌和膜基结合性能进行了分析。结果使用真空热处理气态渗硼法可以在较短时间内完成硬质合金的硼化处理,得到以Co WB相为主的渗硼层,并且具有高温稳定性,表面硬度较未硼化处理的样品提高了15%～20%,最高硬度达到2445HV。相较于酸碱刻蚀二步法预处理,渗硼处理更加有效地改善了膜基结合力,当渗硼温度在1000℃时,可以更加有效抑制基体中的Co颗粒向外扩散,制备的金刚石薄膜质量最优,薄膜和基体的结合性能也更加优异。结论采用真空管式炉进行的热处理气态渗硼预处理法可以简单高效地实现对硬质合金的硼化处理,重复性好,并且可大批量处理,处理后沉积的金刚石薄膜有良好的膜基结合力。     

三步酸蚀去钴对金刚石薄膜附着力影响的研究

用热丝化学气相沉积(HFCVD)制备金刚石薄膜涂层之前,采用两步酸腐蚀和三步酸腐蚀对WC-Co硬质合金(YG6)基体表面进行去Co预处理。SEM形貌观察、X射线衍射谱和EDAX能谱分析都表明,与两步腐蚀方法相比,三步酸腐蚀处理表面去Co效果更加好,沉积金刚石薄膜的压痕图更证实其对涂层质量的改善,并且该方法可以减少预处理时间,更适宜于工业生产。     

YG6金刚石涂层刀片衬底真空渗硼预处理新技术研究

本文研究了真空渗硼预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度，并在处理过的YG6刀片基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层。结果表明，真空渗硼预处理不仅可以有效的消除或控制钴在金刚石沉积时的不利影响，而且，还显著粗化硬质合金基体表面。因此，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力。     

硼铸铁QPQ盐浴氮化的组织与性能研究

对硼铸铁分别在540、560、580℃下采用1.5、2.5、3.5、4.5 h的渗氮时间进行QPQ盐浴氮化处理,用电子显微镜观察了盐浴氯化后的金相组织,测试了氮化层厚度,并通过划痕硬度试验、显微硬度试验、耐腐蚀试验和磨损试验,测试了试样经QPQ盐浴氮化的硬度、耐腐蚀性和耐磨性.结果表明,随着氮化时间的增长和氮化温度的提高,氮化层厚度随之增加,硼铸铁经QPQ盐浴复合处理后试样表面形成高硬度、高耐磨性能的氮化物层,组织和性能稳定,表层硬度、耐腐蚀性和耐磨性明显提高.与未处理试样相比显微硬度提高了77.38%,耐磨性提高4.2倍,耐腐蚀性能提高600倍.QPQ盐浴氮化处理是提高硼铸铁硬度、耐磨性和使用寿命的有效手段.     

SiC衬底金刚石薄膜的制备与性能表征

用热丝CVD法,以丙酮和氢气为碳源,在SiC衬底上沉积金刚石薄膜,提出了分步变参数沉积法制备超细晶粒金刚石复合薄膜的新工艺.结果表明,合理控制工艺条件的新工艺,对金刚石薄膜质量、形貌和粗糙度、薄膜与衬底间的附着力以及薄膜的摩擦系数有显著影响,金刚石薄膜的平均晶粒尺寸从3 μm减小到0.3 μm,拉曼特征峰显示超细晶粒金刚石薄膜特征,涂层附着力好,超细晶粒金刚石薄膜的表面粗糙度和摩擦系数值显著下降,对获取实用化的SiC在基体上沉积高附着强度、低粗糙度金刚石薄膜的新技术具有重要的意义.     

刀具基体表面织构化对硼掺杂金刚石薄膜性能的影响

目的分析硼掺杂织构金刚石薄膜的微观组织结构和表面质量,并探究刀具基体表面不同织构对薄膜结合强度和切削性能的影响。方法通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法,分别在表面有椭圆织构、沟槽织构和无织构的硬质合金刀具上制备硼掺杂金刚石薄膜(BDD)。运用扫描电镜(SEM)观察各薄膜表面及横截面形貌;使用白光干涉表面三维轮廓仪观测各薄膜表面粗糙度;通过拉曼光谱仪检测各薄膜组织结构;通过铣削试验分析各薄膜刀具的切削性能。结果经测试,硼掺杂无织构金刚石薄膜(Boron doped un-textured diamond film,BDUTD film)的粗糙度为299.9 nm,硼掺杂椭圆织构金刚石薄膜(Boron doped elliptical texture diamond film,BDETD film)及硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜(Boron doped groove texture diamond film,BDGTD film)的粗糙度分别为333、323.9nm,粗糙度略有增加。三种金刚石薄膜的厚度均为18μm,在相同切削条件下,经过铣削碳/碳-碳化硅(C/C-Si C)复合材料420 s后,BDUTD薄膜的剥落程度及其刀具磨损程度明显大于BDETD薄膜和BDGTD薄膜。结论硬质合金刀具基体表面织构化能够有效提高薄膜的结合强度,从而提高刀具的耐磨性。其中硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜的切削性能相对更好,与普通硼掺杂金刚石薄膜刀具相比,硼掺杂织构金刚石薄膜刀具具有更长的使用寿命。