高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究.首先,采用热丝化学气相沉积法(Hot Filament Chernical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为(φ)3.8mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜.并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估.在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验.结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量.     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

CVD金刚石涂层硬质合金工具表面预处理新技术

研究了利用(KOH K3(Fe(CN)6) H2O和H2SO4 H2O2)两种溶液浸蚀硬质合金基体，分别选择性刻蚀WC和Co的表面预处理过程．在浸蚀过的硬质合金基体上，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，两步混合处理法不仅可以有效地去除硬质合金基体表面的钴，而且还显著粗化硬质合金基体表面，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力．     

碳基片上沉积的金刚石涂层多孔电极的特性

采用化学气相沉积法（CVD）在多孔活性碳基体上制备掺硼金刚石涂层多孔电极。用扫描电子显微镜（SEM）法表征了金刚石膜的表面微观结构，采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质。结果表明，金刚石表面形态为球形，金刚石膜电极具有很宽的电势窗口，在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4．4V、4．0V和3．0V。在铁氰化钾电解液中，金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性，在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性。     

CVD金刚石薄膜的织构与显微组织研究

对直流电弧等离子喷射化学气相沉积法(CVD)制备的自支撑金刚石薄膜,用X射线衍射测量了薄膜织构,并用扫描电镜观察了薄膜显微组织。发现金刚石薄膜的织构为{110}、{111}、{112}和{221}等纤维织构。实验结果表明,金刚石薄膜比较致密并且晶形比较完整,不同生长因子对应不同立方体-八面体几何形状。分析和讨论了金刚石薄膜的制备工艺参数如衬底温度和甲烷浓度对其织构和显微组织产生的影响。     

金刚石膜微结构分析

对在Si(100)基底上利用化学汽相沉积(CVD)法制备的金刚石膜，采用X—射线衍射(XRD)技术和正电子湮没谱学(PAS)原理进行了有关物相成分和微结构的测量分析．研究发现，在金刚石膜中微观缺陷的产生取决于薄膜生长过程的控制和基底表面局域生长环境的条件差异．结果表明，金刚石膜体和表面的结晶、微晶和非晶结构与正电子谱分析的3种正电子态相符合．     

热丝法批量制备金刚石涂层钻头参数仿真优化

基于有限容积法,研究了采用热丝化学气相沉积法常规工艺在批量化YG6硬质合金钻头工作表面制备金刚石涂层过程中基体表面的温度场分布状况,并通过测温对照试验验证了仿真方法及仿真结果的合理性和正确性.在传统的等间距热丝排布方式基础上系统研究了不同热丝参数(间距D、长度L、半径r、温度T和高度H)对基体温度场分布的影响,并进一步提出了不等间距的热丝排布形式以提高批量化基体表面温度场分布的均匀性,据此确定了用于批量制备金刚石涂层钻头的最优沉积参数.采用最优参数批量制备的金刚石涂层钻头具有较好的涂层质量和一致性,进一步验证了基于仿真的沉积参数优化方法的可靠性.     

掺硼金刚石薄膜涂层刀具的制备及试验研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法,以硼酸三甲酯为掺杂源,以WC-Co硬质合金刀具为衬底,制备了不同掺硼浓度的金刚石薄膜涂层刀具.通过采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及压痕测试对涂层刀具的表面形貌、薄膜质量和膜-基附着力进行了研究,分析了硼元素对薄膜质量和刀具性能的影响.研究结果表明:硼掺杂可以有效抑制刀具表层钴的扩散,改变金刚石薄膜的成分;掺硼金刚石薄膜的晶粒取向主要是{111},随着掺硼浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒变小,平均晶粒尺寸从10 μm下降到2 μm;金刚石薄膜的拉曼光谱中心声子线随着掺硼浓度的增加向低频方向漂移,强度降低,且出现多晶石墨峰;涂层的膜-基附着力在硼碳摩尔比B/C=3×10-3时最佳.通过对碳化硅颗粒增强铝基复合材料的切削加工试验表明,在适当的掺硼浓度下金刚石薄膜涂层刀具的切削性能得到了显著改善.     

碳基片上沉积的金刚石涂层多孔电极的特性(英文)

采用化学气相沉积法(CVD)在多孔活性碳基体上制备掺硼金刚石涂层多孔电极。用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质。结果表明,金刚石表面形态为球形,金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.4V、4.0V和3.0V。在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性。     

人工合成金刚石技术比较

静压法是当前工业合成金刚石的主要的合成手段，合成工业用金刚石主要采用静压法中的静压触媒法，合成宝石级金刚石主要采用静压晶种触媒法生产，通过静压法中的直接变换法，纯净的多晶石墨棒可以在短时间内转化为多晶金刚石，二十世纪八十年代还出现了一种在低压下生长金刚石的新方法——化学气相沉积法(CVD)，目前只能用于制备金刚石薄膜，本文通过总结比较各种金刚石合成技术，提出了利用激光控制金刚石生长的设想，使用这种方法将提高金刚石的质量，     

Development of Diamond-Coated Drills

Compared with the sintered polycrystalline diamond, the deposited thin film diamond has the great advantage on the fabrication of cutting tools with complex geometries such as drills. Because of their low costs for fabrication equipment and high performance on high speed machining non-ferrous metals and alloys, metal-compound materials, and hard brittle non-metals, diamond-coated drills find great potentialities in the commercial application. However, the poor adhesion of the diamond film on the substrate...     

Fabrication and Application of High Quality Diamond-coated Tools

Diamond-coated tools were fabricated using Co-cemented carbide inserts as substrates by the electronically aided hot filament chemical vapor deposition (EACVD). An amount of additive in an acid solution was used to promote the Co etching of the substrate surface. The surface of the WC-Co substrate was decarburized by microwave plasma with Ar-H 2 gas. Effect of the new substrate pretreatment on the adhesion of diamond films was investigated. A boron-doped solution was brushed on the tool surface to diffuse ...     

镍铁结合剂电沉积金刚石套料钻的性能研究

研制了适用于SiO2先进工程陶瓷加工的新型电沉积金刚石套料钻,其结合剂为镍铁合金。介绍了该钻头的沉积工艺参数和基本特性。通过对钻头寿命、加工效率和质量的实验研究,对钻头的切削性能进行了评价。结果表明,所研制的套料钻比镍钴结合剂钻头具有更高的切削效率和耐磨性能。该钻头同样适用于其它硬脆性材料的加工。     

EACVD中基片表面电子及氢原子能量分布

采用Monte Carlo方法,模拟了EACVD淀积金刚石薄膜中氢分解过程 .建立了电子碰撞使氢分解的模型,给出了在基片表面电子及氢原子的能量分布.结果对EACVD淀积金刚石 薄膜的研究有重要意义.     

H2/CH4/H2S/Ar气氛合成n型金刚石薄膜过程中硫分布的数值模拟

本工作采用Monte Carlo方法,根据辉光放电理论,对以H2S为掺杂源气体采用EACVD技术合成n型硫掺杂的金刚石薄膜的动力学过程进行了模拟.得出不同气压、偏压情况下n型硫掺杂的金刚石薄膜的动力学过程中掺杂元素S和S+粒子数分布,计算结果对掺杂过程的研究具有参考价值.     

新型整体硬质合金三刃麻花钻切削性能的试验研究

本文简要介绍了新型整体硬质合金三刃麻花钻的结构特点,对这种新型钻头的切削性能、加工效率、钻削力、孔的加工精度和表面粗糙度、断屑性能等进行了试验,并与普通高速钢麻花钻进行了对比,试验结果表明,新型整体硬质合金三刃麻花钻的切削性能明显优于普通高速钢麻花钻,是一种性能优良的新的硬质合金钻型.     

在铁基底上以Au/Cu为过渡层沉积金刚石膜

采用热丝法化学气相沉积以碳纳米管为形核剂在Ａｕ／Ｃｕ 镀膜为过渡层的铁基底上沉积金刚石膜,研究了以Ａｕ／Ｃｕ 作为过渡层的铁基底上沉积金刚石膜质量的影响因素。试验结果表明, Ａｕ／Ｃｕ 过渡层可以在铁基底上沉积出质量很好的金刚石膜,涂料、基底预处理以及沉积工艺对金刚石膜质量的改善具有明显的作用。     

新型硬质合金麻花钻切削性能的试验研究

本文简要介绍了新型硬质合金麻花钴的结构特点,对新型硬质合金麻花钴钻削时的轴向力、切削变形、加工效率、孔的加工精度和表面粗糙度、断屑性能等进行了试验,并与普通麻花钻进行了比较.试验结果表明,新型硬质合金麻花钴的切削性能明显优于普通麻花钻,是一种性能优秀的新钻型.     

新型TiCN涂层钻头的磨损机理

以M35钴高速钢为基体材料开发出新型TiN、TiCN和TiAlN涂层钻头，通过切削奥氏体不锈钢1Crl8Ni9Ti对比试验发现，TiCN涂层钻头的使用寿命最长、磨损形态最好．为了进一步揭示TiCN涂层的磨损机理，以该新型钻头在加工过程中刀具表面成分变化动态跟踪的方式，分析TiCN涂层钻头在切削过程中成分变化规律和后刀面的磨损过程，归纳出了TiCN涂层钻头的磨损机理并解释了该涂层在加工不锈钢时所表现出优良切削性能的原因．研究结果对奥氏体不锈钢加工钻头的开发、钻削加工参数的优化具有指导意义．