微米及纳米金刚石涂层扁钻的制备及其切削性能

目的研究微米金刚石薄膜(Microcrystalline diamond film,MCD film)和纳米金刚石薄膜(Nanocrystalline diamond film,NCD film)的微观组织结构和表面质量,以及由两种薄膜涂覆制成的微米金刚石涂层扁钻(MCD coated spade drill)和纳米金刚石涂层扁钻(NCD coated spade drill)在切削碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)时的切削性能。方法采用热丝化学气相沉积法在硬质合金扁钻上分别制备MCD薄膜和NCD薄膜。使用扫描电子显微镜观察金刚石薄膜的表面和横截面形貌,利用白光干涉表面轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度值,使用拉曼光谱仪检测薄膜的结构成分,利用X射线衍射仪(XRD)检测薄膜的晶体结构和晶面取向,通过切削实验分析无涂层刀具和微、纳米涂层刀具的切削性能。结果制成的MCD和NCD薄膜涂覆均匀,两种薄膜的厚度都为8μm,晶面取向均以(111)面和(220)面为主。MCD薄膜晶粒棱角分明,平均晶粒尺寸为2~3μm,NCD薄膜的表面更光滑,平均晶粒尺寸为100 nm。MCD和NCD薄膜测定区域的表面粗糙度值分别为0.4μm和0.24μm。在相同的切削条件下,无涂层刀具钻削30个孔后,刀具已经达到了报废标准,不能继续使用。两种金刚石涂层刀具各钻削50个孔后,MCD和NCD涂层刀具后刀面的最大磨损量分别为0.192 mm和0.093 mm,均没有超过磨钝标准VB=0.2 mm(后刀面磨损带宽度),其中NCD涂层刀具的耐磨性最好。结论 MCD和NCD薄膜,尤其是NCD薄膜,能够有效地提高硬质合金刀具的耐磨性,延长刀具的使用寿命。     

加工氧化锆陶瓷的金刚石涂层刀具的制备及切削试验研究

使用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金片以及球头铣刀表面沉积了微米金刚石薄膜(MCD),纳米金刚石薄膜(NCD)以及微米纳米复合金刚石薄膜(MNCD),通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对其进行表征,结果呈现出典型的金刚石薄膜的性质,沉积质量高。金刚石薄膜与氧化锆陶瓷的摩擦磨损实验表明:金刚石薄膜能有效地降低对磨时的摩擦系数以及磨损率。使用三种金刚石薄膜涂层铣刀对氧化锆陶瓷进行铣削加工试验,结果显示:金刚石涂层刀具磨损率大幅度降低,刀具寿命显著增强。     

PCB微钻不同金刚石涂层加工性能的研究

本文讨论了在微钻加工PCB板时化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的优化问题。首先进行了微米金刚石(MCD)薄膜、纳米金刚石(NCD)薄膜、硬质合金与PCB板的摩擦实验,通过观察磨损后的表面形貌及对磨损区域的化学元素分析,对比研究不同类型薄膜与PCB板的摩擦磨损特性;随后对MCD涂层、NCD涂层、类金刚石(DLC)薄膜涂层以及未涂层刀具进行了钻削PCB板的实验,研究不同类型薄膜微钻时的工作寿命与钻孔质量,综合比较微钻切削性能并优化薄膜类型。得到了以下结论:摩擦试验表明NCD-PCB摩擦对的摩擦系数最低(0.35),PCB板去除率最高;微钻实验的对比发现NCD涂层微钻的切削性能优异。在加工PCB板时,NCD薄膜最适应PCB板复杂的加工特性,是PCB微钻优良的硬质涂层。     

PVD涂层技术制备类金刚石薄膜及性能研究综述

介绍了采用物理气相沉积(PVD)技术制备类金刚石涂层的方法,进而论述了涂层的摩擦磨损和结合力等性能的研究现状和发展前景。分析并综述了类金刚石涂层的技术发展,以及制备类金刚石薄膜的方法和影响其性能的多种要素。表面涂有类金刚石薄膜的工件具有较高的硬度、良好的热传导率、极低的摩擦系数、优异的电绝缘性能等。类金刚石薄膜(DLC Films)是近年来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料,因其优异的减摩和抗磨性能,在摩擦学领域获得了广泛应用,是一种与金刚石涂层性能相似的新型薄膜材料。DLC涂层的性能研究大多集中在它的摩擦学特性和结合力性能,并且作为优质的涂层材料已被广泛应用于汽车、模具、刀具等领域。     

纳米/微米金刚石薄膜对钛合金摩擦性能和耐腐蚀性能的影响

金刚石薄膜可以加强牙科用钛合金(TC4)基台止动螺钉稳定性,延长其使用寿命。通过热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)在TC4上沉积微米晶金刚石(MCD)和纳米金刚石(NCD)薄膜,分别采用SEM、AFM和Raman光谱对金刚石薄膜的形貌和质量进行表征,采用划痕实验检测了薄膜的结合强度。结果表明:沉积得到的NCD和MCD薄膜连续致密,表面粗糙度小,结合良好;金刚石薄膜有效地降低了TC4表面的摩擦因数和磨损率,NCD的摩擦因数约为0.09~0.15,MCD的约为0.18~0.22,其中在人工唾液环境下表现出更低的摩擦因数;金刚石薄膜人工唾液环境中能有效地提升材料的耐腐蚀性能,TC4表面沉积所得NCD薄膜的各项性能指标均优于MCD薄膜的。     

液相电化学法在不锈钢上沉积类金刚石薄膜

采用直流脉冲电源,以甲醇有机溶液作为碳源,通过电化学沉积法在不锈钢表面制备了类金刚石碳(DLC)薄膜.用扫描电镜和拉曼光谱分析了薄膜的形貌和结构,用MTS纳米压痕仪测试DLC薄膜的硬度和Young's模量,在CERT微摩擦系统上测试了薄膜的摩擦学性能.结果表明:电化学沉积含氢类金刚石碳薄膜的硬度较高(约7GPa),薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;拉曼光谱在1332.51 cm-1处出现金刚石的特征峰;在室温干摩擦条件下,薄膜同WC钢球对摩时的摩擦系数随载荷增加而略微减小,抗磨性能则随着载荷的增加而变差,对摩时发生转移并形成转移膜,耐磨寿命缩短.     

橡胶表面粗糙度对DLC薄膜摩擦学性能的影响

目的 探究三元乙丙橡胶(EPDM)表面粗糙度对DLC薄膜和Cr/DLC的微观结构、附着力、摩擦学性能的影响,并阐明Cr中间层对橡胶表面DLC薄膜的作用。方法 使用砂纸打磨EPDM橡胶得到不同的表面粗糙度。采用非平衡磁控溅射技术在不同粗糙度的橡胶基体表面沉积无中间层的类金刚石碳基薄膜(DLC)及有Cr中间层的类金刚石碳基薄膜(Cr/DLC)。使用二维轮廓仪获得基体及薄膜的表面粗糙度,通过扫描电子显微镜以及拉曼光谱对薄膜的表面形貌和结构成分进行分析,并采用X切割试验和摩擦磨损试验分别评估DLC薄膜的附着力和摩擦学性能。结果 基体表面粗糙度对薄膜的微观结构没有显著影响,但却对薄膜附着力以及摩擦学性能有较大的影响。薄膜附着力随着基体粗糙度的增加呈现先增大后减小的趋势,当基体表面粗糙度为1 100 nm时,DLC薄膜具有最强的附着力和最佳的摩擦学性能。此外,Cr中间层的引入对提高薄膜附着力和承载能力起到了积极的作用。结论 适当增加基体表面粗糙度可以增强DLC薄膜的附着力,改善薄膜的摩擦学性能。Cr中间层可以提高薄膜的承载能力,从而提高薄膜的耐磨性。     

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。     

表面织构化DLC涂层在脂润滑下的摩擦学性能研究

目的 研究表面织构与类金刚石薄膜(DLC)的复合处理方法,提高在GCr15钢盘表面在全氟聚醚(PFPE)润滑脂润滑下的摩擦学性能.方法 设计了四种表面织构与两种厚度的DLC涂层相结合,采用两种加工方法(在织构表面镀上DLC涂层,在DLC涂层上加工织构),对GCr15金属盘表面进行处理.选用全氟聚醚润滑脂作为润滑介质,通...     

类金刚石薄膜的摩擦学特性研究进展

类金刚石薄膜(DLC)具有优良的摩擦磨损性能,但是DLC薄膜的摩擦学特性强烈依赖于制备技术、摩擦接触点的表面化学状态和物理状态,因此进一步提高类金刚石薄膜的摩擦学特性是目前的热门研究方向之一.在综合分析了近年来该领域研究的基础上,总结了影响DLC薄膜摩擦学性能的因素,并分析了各个因素的影响机理,以期找出一些规律为适应类...