CVD金刚石涂层拉丝模温度场数值分析

衬底温度是热丝化学气相沉积(HFCVD)制备金刚石薄膜的重要参数之一,在拉丝模表面沉积CVD金刚石涂层时,均匀的衬底温度场显得尤为重要.对HFCVD系统中制备CVD金刚石涂层时拉丝模衬底温度场进行数值分析,得到了拉丝模温度场的分布和热丝参数对衬底温度场的影响规律,为CVD金刚石涂层拉丝模的制备提供重要指导.     

高性能复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的制备和切削性能研究

通过偏压辅助增强热丝化学气相沉积法,采用螺旋形热丝排布方式以及优化的预处理方法和沉积工艺,在硬质合金印刷电路板铣刀的表面沉积了均匀的金刚石薄膜,采用扫描电镜和拉曼光谱研究了金刚石薄膜的表面特征.随后,通过铣削试验研究了金刚石涂层刀具的附着强度和切削性能.试验结果表明,复杂形状金刚石薄膜涂层铣刀既具有附着力强、耐磨性好的特点,同时又具备优异的切削性能,并且其制备无需后续抛光处理就能得到平整光滑的表面,这对于推动金刚石薄膜在复杂形状刀具上的产业化应用具有重要意义.     

CVD金刚石薄膜涂层铜线拉丝模的制备与应用

提高金刚石薄膜的表面质量和附着力是实现CVD金刚石涂层在耐磨器件领域中广泛应用的关键因素.本文通过优化沉积工艺参数,采用直拉丝化学气相沉积法在WC- Co硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜.检测了该涂层的表面形貌、薄膜质量以及表面粗糙度,并把所制备的CVD金刚石薄膜涂层拉丝模具在拉拔铜线材生产线上进行了应用试验,结果...     

CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备和应用

轴承支撑器是轴承精密加工中的关键部件。本文采用热丝化学气相沉积(简称CVD)法,以丙酮和氢气为碳源,在WC-Co硬质合金轴承支撑器衬底上沉积金刚石薄膜,制备CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器,并应用于轴承的精密磨削加工。结果表明,合理控制衬底材料的预处理和CVD沉积工艺对金刚石薄膜质量、形貌、粗糙度和薄膜与衬底间的附着力有显著影响。与传统硬质合金轴承支撑器相比,CVD金刚石涂层轴承支撑器的耐用度和使用性能显著提高。     

沉积压力对金刚石涂层组织结构及铣削性能的影响

研究不同沉积压力对化学气相沉积CVD金刚石涂层的组织结构及切削性能的影响.采用热丝化学气相沉积(HFCVD)方法,在不同的沉积压力下于WC-Co基硬质合金基体表面制备金刚石涂层.通过X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的微观组织结构,利用拉曼光谱(Raman Spectroscopy)分析金刚石涂...     

CVD金刚石薄膜涂层刀具的技术进展

简要介绍了化学气相沉积金刚石刀具的涂层材料及制备技术的研究开发现状,总结了当前可以有效提高金刚石涂层刀具膜/基结合强度的措施和方法,分析了化学气相沉积金刚石涂层刀具各种表面抛光工艺的优缺点,最后展望了化学气相沉积金刚石薄膜涂层刀具技术的发展趋势.     

化学处理对刀具表面金刚石涂层薄膜的影响研究

阐述了热丝化学气相沉积法(HFCVD)涂覆金刚石涂层时,采用Murakami溶液和HNO₃溶液进行化学预处理对刀具表面金刚石涂层薄膜的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪和拉曼光谱仪进行检测,结果表明,硬质合金中的黏结相Co元素和表面粗糙程度对涂层金刚石薄膜有较大影响,采用Murakami溶液浸蚀3min以上、HNO₃溶液浸蚀5min以上的刀具涂层表现出优越的性能,刀具寿命是未涂层刀具的2～4.5倍。     

纳米金刚石薄膜的制备与应用

采用偏压辅助增强热丝化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD),以WC-Co硬质合金为衬底,采用控制沉积参数和添加惰性气体Ar等CVD新工艺,制备性能优良的纳米金刚石薄膜.进一步采用扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和高分辨率透射电镜(High-resolution transmission electron microscopy,HR-TEM)分析了薄膜的纳米效应.研究结果表明:纳米涂层仍然是以金刚石结构为主的多晶体,它晶体颗粒较小(20～80 nm),含有较多的晶界和sp2结构,涂层表面粗糙度Ra≤50 nm,表面平整光滑,有利于研磨抛光.在此基础上,提出纳米金刚石复合涂层制备新技术,开发研制出各种涂层拉拔模具,在实际生产线上进行了应用,取得了显著的效果.     

微/纳米CVD金刚石涂层的制备

使用热丝化学气相沉积(HFCVD)装置,在以WC - CO硬质合金为衬底,采用调节涂层生长参数,制备出性能优良的微/纳米金刚石涂层.用SEM,AFM,Raman表征微观结构和表面品质.采用压痕法评估涂层的结合性能,并与微米金刚石涂层、纳米金刚石涂层进行比较.结果显示,当生长气压由3.3 kPa降为1.0 kPa时,底层的微米级晶粒逐渐被上层纳米级晶粒覆盖,并且涂层表面显露出纳米金刚石涂层特性.在结合性能实验中也指出,微/纳米金刚石涂层的结合性能比纳米金刚石涂层要优异.     

EACVD一体化系统衬底温度控制研究

以电子辅助热丝化学气相沉积(Electron-assisted Chemical Vapor Deposition,EACVD)一体化系统为研究对象,根据金刚石沉积过程中对衬底温度的要求,设计了模糊PID衬底温度控制系统。使用结果表明:该系统对化学气相沉积(CVD)金刚石的衬底温度参数控制精确,能够长时间稳定运行,可以制备出高质量的CVD金刚石涂层。     

YT15硬质合金成形铣刀的金刚石涂层制备及应用研究北大核心

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,采用两种不同的化学试剂对硬质合金基体预处理,以热丝化学气相沉积的方法沉积微米级金刚石薄膜。以65%高体分SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料,对比考察了金刚石薄膜涂层成形铣刀与未涂层硬质合金铣刀的切削特性,从而对铣刀的涂层效果进行评价。结果表明:经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类减小约10%,以平行布置热丝方式和现有的沉积工艺涂覆的金刚石薄膜均匀性较好;涂覆的金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的附着强度,且经酸碱预处理及相应的涂层工艺较适合此类材料的粗加工,醇碱预处理方法较适合其半精加工;涂层刀具持续加工后的工件表面质量优于且稳定于未涂层刀具。     

金刚石涂层硬质合金阶梯刀具的制备及钻削特性

采用双层热丝化学气相沉积(CVD)法在硬质合金阶梯刀具表面制备了金刚石涂层,对比分析了无涂层和涂层刀具钻削复合纤维刹车片的钻削特性和磨损性能以及加工孔的表面质量。结果表明:在高速钻削条件下,涂层刀具的轴向力和扭矩明显小于无涂层刀具的,表现出更好的钻削性能;当以相同的转速和进给量钻削出10个孔后,涂层刀具的后刀面磨损高度约为0.025mm,远小于磨损标准(0.2mm),无涂层刀具的后刀面磨损高度(0.15mm)则接近磨损标准,涂层刀具的耐磨性能优于无涂层刀具的;涂层刀具钻削孔的四周圆滑,没有毛刺及撕裂现象,其表面质量好于无涂层刀具钻削孔的。     

电子辅助热丝化学气相沉积一体化系统的研究

对电子辅助热丝化学气相沉积(Electron-assisted Chemical Vapor Deposition,EACVD)系统的一体化技术进行了研究,介绍了EACVD一体化系统的原理和设计,系统包括机械系统和控制系统。金刚石的沉积实验表明,该系统可以提供高质量金刚石生长所需的均匀温度场,而且结构简单、制造成本低。该系统可用于光学涂层以及金刚石微器件的制备研究。     

复杂曲面金刚石涂层刀具的制备与试验研究

以氢气和丙酮为原料,采用电子增强化学气相沉积(EACVD)法,利用改进了的化学气相沉积(CVD)装置在复杂曲面硬质合金(WCCo)钻头表面涂覆一层金刚石涂层.研究了适用于复杂曲面金刚石涂层刀具衬底预处理新方法和CVD涂层新工艺,并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了试验研究,研究结果表明,所制备的复杂曲面金刚石涂层刀具的耐用度和切削性能得到了显著提高.     

高性能CVD金刚石薄膜涂层刀具的制备和试验研究

采用电子增强热丝EACVD法,以WC-Co硬质合金刀具为衬底制备金刚石涂层刀具,研究了提高涂层附着力的衬底预处理新方法,探讨了抑制Co催石墨化作用的有效措施,提出了改善金刚石薄膜表面粗糙度CVD后处理新工艺。研究结果表明,采用了Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳预处理方法对于提高金刚石薄膜涂层的附着力有明显效果,添加适量粘结促进剂,可有效地抑制CVD沉积过程中钴向表层扩散引起的催石墨化作用。采用分步沉积新工艺是减小金刚石薄膜表面粗糙度的有效方法。所制备的高附着力和低粗糙度的金刚石薄膜涂层刀具切削性能明显改善,对实现高效高精度切削加工具有十分重要的意义。     

CVD金刚石涂层刀具铣削高体分SiCp/Al复合材料特性研究

以65%高体分SiC颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料为试件材料,采用热丝化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的硬质合金常规(μm级)金刚石薄膜涂层立式键槽铣刀进行铣削试验,研究铣削力的变化规律、工件表面的微观形貌,以及刀具的磨损和刀具寿命,并与未涂层硬质合金铣刀进行对比,分析了该材料的铣削机理,评价了金刚石薄膜涂层铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削用量条件下,金刚石涂层刀具比未涂层硬质合金刀具的各向铣削力降低20%~60%;加工初期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量较好,但在加工中后期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具所加工工件的表面质量较为稳定,刀具寿命比未涂层硬质合金刀具提高了3~5倍,因此,常规金刚石薄膜涂层刀具较适合应用于高体分SiCp/Al复合材料的粗加工或半精加工。     

石墨基金刚石涂层电极的制备及性能研究

采用固体三氧化二硼，用热丝辅助化学气相沉积法在石墨衬底上沉积了掺硼金刚石涂层。用喇曼谱、扫描电镜及电导一温度关系研究了掺硼金刚石涂层的生长气压和掺硼浓度等主要工艺参数对涂层的形貌、结构及电学性能的影响和涂层的循环伏安特性。结果表明，石墨基金刚石涂层电极具有优良的电化学性能。     

金刚石涂层机械密封环的制备与抛光特性研究

为延长机械密封环的工作寿命,采用热丝化学气相沉积法在碳化硅陶瓷机械密封环工作表面涂覆具有耐磨减摩特性的、厚度30~50 μm微米金刚石（MCD）、纳米金刚石（NCD）和微纳米金刚石（MNCD）薄膜。分析结果表明：MCD薄膜的拉曼光谱具有明显的多晶金刚石特征峰,NCD和MNCD薄膜的拉曼光谱中出现了代表石墨和不定型碳的G峰和D峰。利用平面抛光实验,对比MCD、NCD和MNCD涂层机械密封环后续处理的抛光特性。实验结果表明：MNCD涂层抛光效率高且耐磨损性能优异,其综合使用性能优于MCD和NCD涂层,更适合涂覆在机械密封环表面,以增强其耐磨损性能。     

CVD金刚石复合涂层分析及其在石墨刀中的应用

在热丝化学气相沉积法(HFCVD)中,以甲烷和氢气的混合物作为反应气源,通过调整和改变反应过程中反应压力、甲烷的浓度比例,在硬质合金铣刀表面沉积了常态和微米、纳米复合形态的金刚石薄膜。通过电子显微镜对金刚石复合薄膜的表面形貌和结构特征进行分析,并在石墨电极、石墨热成型模具等的实际生产加工中,根据刀具的使用时间和磨损状态对复合涂层的结合力和加工综合品质加以验证。结果表明,CVD金刚石沉积晶粒的大小随反应气体沉积气压的变化而变化,调整不同反应阶段的气体压力等参数可以得到复合形态的金刚石薄膜。复合金刚石膜具有更好的结合力和表面平整度,在实际刀具使用过程中可以得到更好的加工表面质量,并显著延长刀具寿命,具有较高的应用价值。     

光滑硬质合金衬底渗硼预处理对CVD金刚石薄膜性能的影响

提高金刚石薄膜的附着力和光洁度是实现CVD金刚石涂层在工模具和耐磨器件领域中广泛应用的关键因素。采用热丝CVD法在光滑WC—Co硬质合金基体表面沉积金刚石薄膜，研究了渗硼预处理新方法对光滑衬底表面抑制Co催石墨化作用和保证金刚石涂层附着力的效果。研究结果表明，采用渗硼预处理方法既能避免研磨、刻蚀和化学腐蚀等加工方法对光滑衬底表面的严重损伤，又能有效抑制Co对金刚石薄膜的不利影响，获得了满足附着力要求的光滑金刚石薄膜，对于拓宽金刚石薄膜的应用领域具有重要意义。