热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.     

薄壁钻头中金刚石定位排布参数设计

为确定合适的薄壁钻头中金刚石定位排布参数,基于岩石破碎理论得出了层间距、纵向间距及横向间距的设计方法,认为层间距取值为破碎坑理论计算最小值的75％,纵向间距稍大于金刚石直径;基于岩石破碎理论最小横向间距综合确定横向间距,能得到较为合理的定位排布参数.使用相同胎体配方和金刚石浓度制作Φ100 mm定位排布薄壁钻头和传统薄...     

超细晶粒金刚石涂层钻头的制备与实验

以钻头为例，根据其复杂形状衬底的特点，研究了一种新的化学预处理方法，并在传统化学气相沉积(CVD)工艺的基础上发展了一种新的CVD分阶段沉积法．实验以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法在复杂形状硬质合金(WC-Co)钻头最外表面复合涂覆一层超细晶粒金刚石薄膜，并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了钻削实验．结果表明，所制备的超细晶粒金刚石涂层薄膜表面光滑，晶粒尺寸细小，涂层质量良好．提高和改善了涂层刀具的耐用度和切削性能．     

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.     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

酸刻蚀处理对Si(100)和Si(111)上制备CVD金刚石膜的影响

对Si(100)和Si(111)采用相同的酸刻蚀工艺,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)制备金刚石膜.用扫描电子显微镜、X线衍射仪和X线应力测试仪对样品的形貌、织构及残余应力进行检测、分析.研究结果表明:沉积3 h后,Si(100)和Si(111)基体上均生长出晶形比较完整,呈柱状晶方式生长的金刚石薄膜;此外,Si(100)金刚石膜表面分布着大量的微孔,通过调整沉积工艺可控制微孔的数量和尺寸,而Si(111)金刚石膜表面无微孔出现;2种基体所得薄膜都存在(111)织构,后者Si(111)还有一定的(110)织构;2种基体经酸刻蚀之后制得薄膜均无鼓泡剥离现象,二者的残余应力相差不大.     

CVD金刚石涂层附着性能研究

采用微波等离子体CVD（MPCVD）法在YG6硬质合金基体表面沉积金刚石涂层，在金刚石的形核和生长阶段分别采用不同的沉积条件，研究了分步沉积工艺对金刚石涂层形核，质量及其附着性能的影响，结果表明：采用分步优化的沉积工艺，可明显改善金刚石涂层与刀具基体之间的附着性能，这主要是由于基体表面形核密度的提高，增大了涂层与基体之间的实际接触面积。     

大面积金刚石薄膜沉积系统的研究

介绍热丝化学气相沉积(HFCVD)法沉积大面积金刚石膜的设备的原理和设计,设备主要包括真空系统、水冷系统、热丝架、供气系统以及电路系统,给出了该设备的性能指标参数.该设备可以用于沉积高质量的大面积金刚石膜,沉积的金刚石薄厚膜直径最大可达220 mm,膜沉积速率为1~2μm/h.     

氨流量对制备富硅-氮化硅薄膜微结构演化的影响

利用热丝化学气相沉积法制备富硅-氮化硅薄膜,研究氨气流量对薄膜微结构的影响.实验中将热丝温度、衬底温度、沉积压强、硅烷流量及衬底与热丝间距等实验参数优化后,改变氨气流量,制备了一系列SiNx薄膜样品.结果发现,氨气流量增加时,薄膜中Si-N键的形成却受到抑制,薄膜带隙展宽,缺陷态也随之增加.在光致发光谱480～620 ...     

用相转移法在金刚石表面沉积二氧化钛薄膜

用相转移法在金刚石表面沉积二氧化钛，探讨了沉积工艺条件．覆层在高温和真空条件下被还原为单质金属钛，Ｘ射线衍射分析表明金刚石表面有钛和碳化钛生成．考察了金刚石复合体中金刚石与基体金属之间的结合状况，结果表明沉积了钛涂层的金刚石与胎体金属之间的粘结强度得到明显改善．     

单晶硅衬底上金刚石成核密度的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜时其成核密度与制备条件的关系。结果表明,衬底表面状态、衬底温度、灯丝温度、灯丝与衬底表面间距离等对金刚石成核密度有明显的影响,且表面状态的影响最大。     

丙酮对金刚石膜生长速率的影响

采用灯丝热解化学气相沉积方法，在不同的碳源气体气氛中合成金刚石薄膜，并研究不同工艺条件下的金刚石膜生长速率．结果表明，在较低的灯丝分解气体温度和较近的灯丝与衬底距离条件下，以丙酮为碳源气体合成的金刚石膜具有较高的生长速率和较好的质量．     

灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA-CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

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。     

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。     

碳源浓度对掺硼金刚石/多孔钛复合材料制备的影响

利用热丝化学气相沉积技术,在多孔钛膜上生长重掺硼金刚石薄膜,研究了碳源浓度对复合膜表面形貌及薄膜质量的影响.结果表明钛膜表面沉积的掺硼金刚石薄膜因碳源浓度的不同而不同,掺硼金刚石薄膜的质量随碳源浓度的减小而提高.金刚石/钛复合膜因碳源浓度的不同会产生复杂的变化,在重掺杂高碳源浓度下金刚石生长抑制碳化钛的形成.     

衬底负偏压热灯丝CVD金刚石薄膜在锥体上核化的研究

以ＣＨ４和Ｈ２为反应混合气体,用衬底负偏压热灯丝ＣＶＤ法在Ｓｉ（１００）面上制备金刚石膜,使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）,Ｒａｍａｎ谱和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）对在硅尖上的金刚石核化进行了研究,并着重讨论了沉积在硅尖上的金刚石颗粒的生长机理。     

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 ...