金刚石薄膜与WC-Co硬质合金结合力的改善

利用SEM,XRD研究了Murakami溶液和H2等离子体处理对硬质合金表面形貌、物相结构的影响,并对硬质合金工具进行了复合金刚石薄膜涂层,采用压痕法和实际钻削实验检测了金刚石薄膜／基体间的结合力．结果表明,微米／纳米复合金刚石薄膜涂层分布均匀,具有低的表面粗糙度,Murakami溶液处理硬质合金可产生均匀的表面沟槽,其金刚石薄膜与基体间的临界载荷约为1．5kN,而用该方法制备的涂层钻头加工性能很差,H2等离子体处理促进了硬质合金基体表面的WC晶粒更加粗大、致密,其临界载荷超过1．5kN,用该方法制备的涂层钻头的加工性能优良。     

热丝CVD金刚石薄膜涂层工具的制备技术及应用研究

本文通过电子增强热丝CVD方法在硬质合金基体上沉积金刚石薄膜 ,对硬质合金基体进行酸洗、表面研磨处理后用气相沉积方法沉积约 1μm厚的金属W膜层 ,在形核初期采用逐渐升高的偏流以去除表面形成的非晶C膜 ,并增加金刚石的形核密度和增强W的扩散作用 ,形成多种W -C化合物以增强金刚石薄膜与硬质合金基体的结合力 ,通过这种工艺制备了与基体结合力良好的金刚石薄膜。采用两种途径制备金刚石薄膜涂层工具 ,其一为在YG6硬质合金圆片上沉积约 80 μm的金刚石薄膜 ,经激光切割成 6mm× 6mm的合金片 ,用砂轮抛光 ,焊接在钢制刀柄上 ,经刃磨后制作成木工工具刀头 ;另一是直接在YG6硬质合金钻头这种复杂形状工具上沉积约 10 μm厚的金刚石薄膜制成金刚石工具。对两种工具分别进行使用性能测试 ,木工工具用于加工Al2 O3 复合木地板 ,测试结果表明金刚石薄膜涂层木工工具与硬质合金工具相比 ,使用性能有明显提高 ,寿命提高一倍以上 ,但由于刀刃后角处无金刚石层保护 ,使用中出现明显的后角磨损 ,未能达到理想效果 ;金刚石涂层钻头用于加工硬质合金时在使用初期有明显效果 ,但由于磨损很快 ,使用寿命低 ,经观察分析 ,主要是由于金刚石膜晶粒粗大造成表面光洁度不高 ,使用中刀刃处的金刚石薄膜涂层易于出现应力集中     

等离子体技术在提高硬质合金工具上金刚石薄膜附着力方面的应用

金刚石薄膜具有优异的性能，作为切削工具表面的保护性涂层，可以大幅度提高工具的使用寿命以及加工精度。硬质合金是一种广泛使用的工具材料，在其表面沉积高附着力的金刚石薄膜时存在着困难。等离子体中离子、原子或分子具有高的反应活性，等离子体技术在金刚石薄膜的制备中有着广泛应用。利用等离子体技术可以极大的消除因金刚石薄膜与硬质合金基体之间存在热应力以及由硬质合金中的钴粘结剂在化学气相沉积金刚石薄膜过程中的促石墨化作用而产生的不利影响，提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间附着力。本文综述了等离子体技术在提高硬质合金工具表面金刚石薄膜附着力方面的研究进展。     

金刚石涂层用低钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

研究了先用Murakami剂浸蚀WC相，再用（H2O2＋H2SO4）酸混合液除去o相的2步法浸蚀YG6硬质合金基体表面预处理的过程，并在浸蚀过的硬质合金基体上，用热丝法沉积了金刚石薄膜，结果表明：2步浸蚀法可在基体表面深度为6μm-12μm的范围内，使Co含量从6％降低到0．54％－3．22％，并使硬质合金基体的表面粗糙度增加到Ra=1.0μm，但会导致硬质合金基体表面的硬度从89．9HRA降低至88．1HRA，在该硬质合金基体沉积金刚石薄膜之后，发现金刚石薄膜试样的组织结构具有明显的｛111｝面取向，金刚石涂层与硬质合金基体具有较高的粘结强度。     

硬质合金金刚石涂层的附着性能

将表面低Co含量(Co含量≈0.38wt%)的硬质合金基体在微波等离子体化学气相沉积装置中进行金刚石涂层,用扫描电镜(SEM)对金刚石涂层进行形貌分析,用EDAX确定硬质合金表面Co的含量,用压痕法和划痕法评价金刚石涂层与基体间的附着性。研究结果表明:不同厚度的金刚石涂层均具有良好的晶型。虽然涂层厚度增加,但是基体表面Co含量较少,是形成涂层/基体附着性能良好的主要原因,6μm的金刚石涂层具有较好附着性能。     

去Co深度及薄膜厚度对金刚石薄膜-硬质合金附着力的影响

金刚石薄膜与基体的附着力是影响CVD金刚石薄膜涂层刀具使用寿命的关键因素,沉积金刚石薄膜的膜-基附着力主要受硬质合金基体表面Co含量的影响。本文通过控制酸碱两步法中的酸处理时间及薄膜沉积时间,利用扫描电子显微镜、能谱仪、拉曼光谱仪、划痕测试仪等对样品进行分析检测,研究基体去Co深度及薄膜沉积厚度对金刚石薄膜的膜-基附着力的影响。结果表明:随着去Co深度的增加,膜-基附着力先增后降,但薄膜表面和截面形貌无明显变化,表明薄膜形貌主要受沉积参数影响;随着薄膜厚度增加,薄膜晶粒变大,膜-基附着力先增高后降低。去Co深度为7.1μm,薄膜厚度为19.5μm时所得薄膜的膜-基附着力最高,达到88.82 N。     

化学气相沉积金刚石薄膜刀具膜/基附着性能研究现状

CVD金刚石薄膜涂层刀具被认为是能最早实现CVD金刚石工业化应用的领域之一.目前,限制CVD金刚石薄膜涂层刀具产品大规模产业化应用的主要原因,是金刚石薄膜与硬质合金基底之间粘附性能较差.如何提高膜/基粘附性能,确保CVD金刚石薄膜涂层刀具优异性能的发挥、涂层刀具的使用寿命和加工性能,已成为材料科学工作者迫切需要解决的问题.介绍了影响CVD金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的主要因素、改善金刚石薄膜与硬质合金基体之间附着力的途径以及表征膜/基附着力的测试方法等方面的研究成果,并对提高低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的研究现状进行了分析.     

沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响（英文）

采用热丝化学气相沉积法在硬质合金基体表面沉积一层硼掺杂金刚石(BDD)薄膜,沉积温度为450~850℃。研究沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响。研究结果表明,硼掺杂明显有助于提高金刚石涂层的生长速率。当沉积温度为650℃时,BDD薄膜在硬质合金基体表面的生长速率可达到544 nm/h。这可能是由于反应气体的硼原子降低了薄膜生长的激活能(53.1 k J/mol),从而加快了沉积化学反应速度。此外,拉曼光谱和X射线衍射结果显示,高浓度硼掺杂(750和850℃)会破坏金刚石的晶格结构,从而使薄膜内缺陷增加。综上,硬质合金基体表面BDD薄膜的优选沉积温度范围为600~700℃。     

金刚石涂层立铣刀与PCD立铣刀切削铝合金性能研究

目的：研究金刚石涂层立铣刀和 PCD 立铣刀切削铝合金时,铝合金表面粗糙度以及刀具的使用寿命。方法通过实验比较1μm、5μm金刚石涂层四刃立铣刀和PCD立铣刀在高速干式切削条件下切削铝合金的性能,并通过走刀距离比较不同状态刀具的使用寿命以及在走刀过程中的粘刀情况,用表面粗糙度测量仪测量加工的铝合金表面粗糙度。结果1μm、5μm金刚石涂层立铣刀加工铝合金失效距离分别为25 m、75 m, PCD立铣刀加工铝合金96 m后失效;1μm、5μm金刚石涂层立铣刀切削铝合金表面粗糙度平均值分别为1.07μm、1.10μm,PCD立铣刀切削铝合金表面粗糙度平均值为0.80μm。结论5μm金刚石涂层立铣刀是1μm金刚石涂层立铣刀寿命的5倍,PCD立铣刀使用寿命最长;1μm、5μm金刚石涂层立铣刀切削铝合金表面较PCD立铣刀粗糙,在相同切削环境下切削铝合金时, PCD立铣刀使用寿命较金刚石涂层立铣刀提高,且在抑制粘刀方面效果十分明显。     

金刚石涂层拉拔模具的制备与性能研究

本文通过在硬质合金基体表面沉积金刚石膜,制作了金刚石涂层拉拔模具。金刚石压痕仪测试显示,涂层的抗压能力达1.5 kN。扫描电镜和原子力显微镜观察结果表明,涂层颗粒的平均尺寸为0.1μm,加工后的粗糙度Ra0.1μm。用于拉制焊接金属丝和不锈钢丝,使用寿命达硬质合金模具的15~50倍。分析了金刚石涂层具有超强耐磨损能力的原因,并对该种模具的失效机理进行了初步研究。