金刚石表面刻蚀技术研究进展

金刚石在量子信息器件、生物医药载体、生物传感器、高性能电极、化学分析传感器等诸多领域具有极大的应用价值,金刚石表面刻蚀技术是实现金刚石上述应用的关键所在。常见的刻蚀技术可根据刻蚀剂的物相分为熔盐刻蚀、气相刻蚀、固相刻蚀、气固相混合刻蚀、等离子刻蚀这五类。熔盐刻蚀是利用熔融离子化合物对金刚石表面进行刻蚀,其刻蚀机理主要是金刚石碳原子的氧化过程。气相刻蚀是利用氧气等气体与金刚石表面发生气固相反应,使金刚石中的碳原子变为一氧化碳等气态化合物进行刻蚀。气固相混合刻蚀主要是以镍、铂等金属作为催化剂,辅助氢气与金刚石发生反应生成甲烷,对金刚石进行刻蚀。固相刻蚀是金刚石合成的逆过程,主要用铁钴镍及其盐对金刚石进行催化石墨化,之后这些金属作为溶剂形成碳固溶体对金刚石进行刻蚀。等离子体刻蚀主要是用氧等离子体与金刚石发生反应,对金刚石进行刻蚀。文章着重介绍了这五种金刚石表面刻蚀技术近年来的研究进展,简要分析了这些技术的原理、特点与用途。     

共沉淀法制备超细Cu-Fe-Sn-Ni铜基预合金粉及其烧结胎体的抗弯强度

以CuCl_2·2H_2O、FeCl_2·4H_2O、SnCl_2·2H_2O和NiCl_2·6H_2O为原料,用H_2C_2O_4·2H_2O作为沉淀剂,采用共沉淀法制备Cu-Fe-Sn-Ni四元铜基预合金粉,并用真空热压法制备Cu-Fe-Sn-Ni铜基胎体结块和胎体/金刚石结块。研究加料顺序、溶液p H值、陈化时间、反应温度和混合金属盐溶液的浓度对前躯体粉末粒度的影响,优化工艺参数。用X射线衍射仪和扫描电镜分析粉末的物相和形貌,并与采用混合单质粉末制备的节块抗弯强度进行对比。结果表明:共沉淀法制备Cu-Fe-Sn-Ni四元铜基预合金粉的最佳工艺为采用并加的加料方式、陈化时间为40min、反应温度为50℃以及混合金属盐溶浓度为1.0 mol/L。前驱体粉体经过煅烧和氢气还原后,得到粒度约为500 nm的超细Cu-Fe-Sn-Ni四元铜基预合金粉,热压后的胎体抗弯强度达到1 302 MPa,胎体/金刚石结块的抗弯强度为853 MPa,高于采用混合单质粉末制备的铜基胎体结块和胎体/金刚石结块抗弯强度(分别为992.5和782.5 MPa)。     

低频脉冲采油增产技术的研究与推广应用

低频脉冲采油利用声波作用于油层 ,起到疏通渗流孔道、降粘熔蜡、降低油与地层粘滞力的作用 ,提高油井产量。低频脉冲采油系统由地面控制系统、动力传输承载电缆和低频脉冲发生器三大部分组成 ,产生的冲击波频率可在 2 0～ 2 0 0Hz内根据地层压力和油层岩性随机调整 ,处理油层的最终效果取决于振动场能量大小和频率的选择。低频脉冲采油仪于 1997年先后在大庆、辽河、新疆和胜利等油田使用 ,效果明显 ,已累计在全国各大油田处理油井 160多口 ,增产原油 30多万t,创工业产值 3亿多元 ,被列为中国石油天然气集团公司新技术推广应用项目。     

金刚石微粉表面镀覆技术研究进展

金刚石微粉表面镀覆能够提高其热稳定性、增强其对金属的润湿性和改善表面物理性能,对金刚石微粉的性能提高具有重要意义。综述了适用于金刚石微粉表面镀覆技术的化学镀、溶胶凝胶镀及原子层沉积镀等方法,总结了每种方法的原理、优缺点及研究进展,最后对金刚石微粉表面镀覆进行了展望。     

城市工程地质分区中遥感技术的应用

遥感图象所特有的宏观性、概括性强,信息丰富,线性影像特征清晰等优点,已作为岩土工程现代化的关键技术之一。引用遥感技术进行地质解译工作,并与常规地质工作相结合,使成图技术快、质量高、成本低,提高了地质编图的水平,经济效益和社会效益显著。本文就编制《吉林市江南区工程地质分区图》略谈体会。     

化工企业人的本质安全管理研究

2019年3月,江苏省盐城市响水县天嘉宜公司发生了化工大爆炸造成重大人员伤亡和经济损失.盐城沿海地区中小化工企业居多,安全隐患多,事故频繁,化工爆炸发生后,江苏省及盐城市相继出台了相关化工行业安全整治提升的政策要求.A化工公司位于盐城市阜宁县,也于2019年3月25日停产并进行了为期超过1a的安全生产整治提升项目,直至...     

基于改进FA算法的河流突发水污染事件溯源

针对河流突发水污染事件的溯源问题,利用正向和逆向质量概率密度之间的耦合关系,实现污染源的位置、排放时间和污染源排放强度之间解耦,并结合一维水体扩散模型和美国特拉基河示踪剂实验监测数据,建立了基于改进萤火虫算法的河流突发水污染事件溯源求解方法.在求解过程中将监测数据划分为训练集和实验集,通过训练集数据利用改进的萤火虫算法对河流的水文参数进行调整,在实验集采用调整后的水文参数,并通过不同监测断面数据独立求解,通过方差分析结果,排除了溯源误差较大的监测断面数据.研究结果表明,溯源结果精度较高,并具有对监测数据的纠错能力,对实际河流突发水污染事件具有一定的指导意义.     

表面镀覆对铁基结合剂金刚石节块性能的影响

将表面不同镀覆(未镀、镀Ni和镀Ti)金刚石加入到铁基结合剂中进行热压烧结得到铁基结合剂金刚石节块,测试了节块的硬度和抗弯强度,用扫描电子显微镜对节块断口的微观形貌进行观测,用能谱仪对金刚石表面和金刚石脱落坑的成分进行了分析。结果表明,与表面未镀金刚石相比,加入镀Ni和镀Ti的金刚石,对节块的硬度影响不大,洛氏硬度(HRB)分别为109.4、112.4和112.3;但能使节块的抗弯强度有一定的提高,其值分别为641、658和695 MPa。SEM和EDS分析表明,镀覆金刚石表面镀层能使金刚石与铁基结合剂的结合更紧密,更牢固。     

铜基预合金粉末制备金刚石锯片的性能研究

采用共沉淀法制备了不同铜铁配比（质量比:45:35、50:30、55:25）的铜基预合金粉末,利用真空热压法烧结得到含金刚石的铜基结合剂刀头,通过激光焊接的方法制备出铜基结合剂金刚石锯片,研究了铜基预合金粉末中铜铁含量（质量分数）对金刚石锯片性能的影响。利用扫描电子显微镜观察锯片断面的显微组织形貌,并测量不同铜铁含量锯片的硬度和磨损量。结果表明:在三种配比中,当铜和铁质量比为50:30时,铜基结合剂与金刚石间的结合最佳,锯片性能最好,硬度最高（HRB 118）,锯片的磨损量最少（1.16 g）。     

保温时间对锰氧化物刻蚀金刚石单晶的影响

研究了在不同保温时间下MnO₂对金刚石单晶的表面刻蚀, 通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对刻蚀后金刚石单晶不同晶面的表面形貌和刻蚀机理的进行了表征与分析, 并对腐蚀过程中金刚石表现出来的各向异性进行了探讨。结果表明: 当金刚石和MnO₂质量比为1:5时, 金刚石单晶的刻蚀程度随着保温时间的延长而增大; 在相同保温时间下, {111}晶面比{100}晶面刻蚀严重; 金刚石表面腐蚀后的形貌与对应晶面的碳原子排列有关, {100}面倾向于形成四边形的刻蚀坑, 而{111}面则会形成轮廓为三角形的腐蚀坑, 且金刚石单颗粒的抗压强度随刻蚀时间的延长而下降; 刻蚀机理为MnO₂与金刚石表面C原子发生反应, 导致金刚石表面发生刻蚀。