专利信息

CN1544137一种合成人造金刚石的粉末触媒及生产工艺，CN1540031一种镀非晶金刚石膜的工艺，CN1540032内表面低粗糙度金刚石复合涂层细长管制备方法，CN1540309内涨鼓泡法检测金刚石涂层附着强度的测试技术，CN1540310内涨鼓泡法检测金刚石涂层附着强度的测量装置。[编者按]     

金刚石薄膜膜基界面结合强度测量技术的研究进展

膜基界面结合强度的测量与评价是金刚石薄膜制备与应用关键问题，本文介绍了国内外金刚石薄膜膜基界面结合强度的几种典型的测量方法，着重探讨了膜基界面结合强度的精确定量测量技术的研究现状以及发展趋势，提出了用一种新的内涨鼓泡测量法，对复杂形状基体上金刚石薄膜膜基界面结合强度进行精确定量检测，为金刚薄膜的制备工艺优化及其质量的评估提供可靠的依据和标准。     

基于内涨鼓泡实验的金刚石膜附着强度精确定量评价

根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理，开发了1种新的适用于金刚石膜附着强度精确定量评价的测试系统。并在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了1种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，该方法可以保证在刻蚀基底形成自支撑窗口的同时不会损坏到薄膜。通过实验，实现了对硅基底金刚石膜结合强度的定量检测，实验得到的薄膜结合强度为4．28726J／m^2。实验所测得的附着强度结果与有限元仿真结果类比的吻合，证实了该模型的有效性，从而为金刚石膜的制备工艺优化及其质量的评估提供了可靠的依据和标准，对促进金刚石膜材料的深度开发和工程应用将具有积极的意义。     

鼓泡法定量测量金刚石薄膜膜基界面结合强度的实验研究

金刚石薄膜膜基结合强度的测量与评价是其制备与应用的关键。本文根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理，开发了一种新的适用于金刚石薄膜膜基结合强度定量检测的测试系统，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。采用OFV-3000光纤激光振动仪测量薄膜鼓泡时的垂直位移，测量精度可以达到0．3164μm。通过实验实现了对硅基底金刚石薄膜结合强度的定量检测，实验得到的薄膜结合强度为4．28726J/m^2。这种鼓泡测量法不仅适用于硅平面基底电子元器件的膜基界面结合强度的测量，而且还可以推广应用到硬质合金复杂形状基底的膜基界面结合强度的测量中，从而为金刚石薄膜在电子元器件行业以及工具行业中的应用提供了可靠的依据。     

CVD金刚石薄膜窗口试样制备及力学性能测量

本文以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热线CVD法，在硅片（100）基体上沉积一层金刚石薄膜，并采用光刻法和显式各向异性刻蚀技术制备出金刚石薄膜自支撑窗口试样，实验结果表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口刻蚀彻底，形状规则，能够很好地满足鼓泡法的实验要求，对CVD金刚石薄膜力学性能的测量具有重要意义。     

影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的因素及改进措施

化学气相沉积法制备金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石与硬质合金的优异性能,广泛应用于切削难加工材料。金刚石与硬质合金基体界面结合强度是评价金刚石涂层的一个重要性能指标。本文主要介绍了影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的主要因素,并对如何提高其界面结合强度的方法进行了较深入的探讨,同时科学论述了金刚石涂层结构的优化设计理念,以解决金刚石涂层附着强度低、表面粗糙度高等关键技术,这对如何提高硬质合金基体与金刚石涂层之间的界面结合强度具有一定的实际指导意义。     

不同基体材料金刚石薄膜涂层刀具附着强度的研究

研究了基体材料对金刚石薄膜涂层刀具附着强度的影响。应用燃焰法制备了基体材料不同的金刚石薄膜涂层刀具,并进行断续车削实验,根据金刚石薄膜剥落时的耐冲击次数和薄膜剥落面积大小对附着强度进行了评价。     

CVD金刚石涂层硬质合金刀具研究进展

CVD金刚石涂层硬质合金刀具结合了金刚石和硬质合金的优异性能,是切削加工的理想材料,具有广阔的发展前景。当前限制CVD金刚石涂层刀具应用的主要问题是金刚石涂层与刀具基体之间的附着性能较差,其主要原因是粘接相Co对CVD沉积存在不利影响以及涂层与基体之间热膨胀系数存在较大差异。本文综述了提高界面结合强度和降低涂层表面粗糙度的方法,重点介绍了在界面添加过渡层来提高界面结合强度,并指出在硬质合金基体和CVD涂层之间添加过渡层和开发纳米CVD涂层是CVD金刚石涂层刀具今后的发展方向。     

高钴硬质合金基底上化学气相沉积金刚石膜的研究

通过采用二步浸蚀法对硬质合金(WC-Co12％)刀具进行预处理，应用微波等离子化学气相沉积装置，在经二步浸蚀法预处理过的硬质合金上沉积出高质量和结合力强的金刚石涂层。研究了提高涂层附着力的基体预处理方法，用SEM、XRD、激光Raman光谱分析了涂层质量，用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况，结果表明二步浸蚀基体预处理方法能有效地降低基体表面金属钴的含量，消除沉积过程中Co的负面影响，从而提高金刚石涂层的附着力，使刀具使用寿命明显提高。     

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。     

酸浸＋等离子体刻蚀YC6微米-纳米金刚石复合涂层工具研究

金刚石涂层工具一直是金刚石膜工具应用研究的主流。制约其产业化的主要因素是涂层的附着力低和微晶金刚石涂层工具的加工精度差。通过对衬底的有效预处理和CVD沉积过程控制的研究，开发在硬质合金基体上沉积高结合强度、低粗糙度的金刚石涂层新技术，对于实现CVD金刚石涂层刀具高效、高精度切削加工具有重要意义。对旨在提高金刚石涂层附着力的预处理技术，本文探索了将酸蚀脱钴＋等离子体刻蚀处理衬底法。利用优化的沉积工艺，在酸浸＋等离子刻蚀处理的YG6刀片上沉积的两层金刚石复合膜表面粗糙度为0．13μm，附着力压痕测试临界载荷大于1500N。金刚百涂层工具的切削加工性能明显高予无涂层硬质合金工具。在加工ZAlSi12合金时，单层和两层金刚石涂层车刀片的切削寿命分别是无涂层车刀片切削寿命的21倍和28倍。     

渗硼+两步处理硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层工具研究

研究了固体粉末渗硼＋碱酸两步预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度。实施优化的微米．纳米为0．1402μm金刚石复合涂层沉积工艺，得到表面平整、光滑、平均粗糙度的优质金刚石复合涂层。该涂层与基体附着力高，压痕测试其临界载荷大于1500N，金刚石复合涂层刀具加工ZAlSi12合金试验表明其切削寿命是无涂层刀具的41倍。     

硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

目的 研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层,探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石(BDD)涂层沉积质量的影响,分析不同类型的仿生微织构对基–膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因。方法 在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构,并通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法在刀具表面沉积BDD涂层。采用数显洛氏硬度计(HRS-150)、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱(Raman)对样品进行表征。通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能。结果 激光微织构边缘发生表面硬化。激光微织构区域沉积BDD涂层后,基体表面缺陷显著降低,织构内部金刚石晶粒更密集,沉积质量提升,三角织构(TT)边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓,不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同,涂层附着力与表面硬度呈正相关。硼掺杂三角织构(BDTTD)涂层刀具具有最佳的切削性能。结论 织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量。织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能,并且织构边缘的涂层附着力最强,这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对BDD涂层内在缺陷的修复。     

微晶/纳米金刚石复合涂层的沉积与表征

采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,通过引入惰性气体Ar,在经过甲醇新预处理方法处理后的硬质合金衬底表面成功沉积了微晶/纳米金刚石复合涂层。对金刚石复合涂层的表面形貌、成分、表面粗糙度进行了分析和研究。研究结果表明:新的预处理方法能够提高金刚石薄膜与衬底之间的附着强度。Ar的引入使得金刚石薄膜二次形核率更高,颗粒也更加细小,纳米金刚石复合涂层不但具有高的附着强度,而且具有非常低的表面粗糙度。对于拓展纳米金刚石涂层在精密加工领域中的应用具有一定的作用。     

酸浸+等离子体刻蚀YG6微米-纳米金刚石复合涂层工具研究

金刚石涂层工具一直是金刚石膜工具应用研究的主流.制约其产业化的主要因素是涂层的附着力低和微晶金刚石涂层工具的加工精度差.通过对衬底的有效预处理和CVD沉积过程控制的研究,开发在硬质合金基体上沉积高结合强度、低粗糙度的金刚石涂层新技术,对于实现CVD金刚石涂层刀具高效、高精度切削加工具有重要意义.对旨在提高金刚石涂层附着力的预处理技术,本文探索了将酸蚀脱钴+等离子体刻蚀处理衬底法.利用优化的沉积工艺,在酸浸+等离子刻蚀处理的YG6刀片上沉积的两层金刚石复合膜表面粗糙度为0.13μm,附着力压痕测试临界载荷大于1500N.金刚石涂层工具的切削加工性能明显高于无涂层硬质合金工具.在加工ZAlSi12合金时,单层和两层金刚石涂层车刀片的切削寿命分别是无涂层车刀片切削寿命的21倍和28倍.     

内表面低粗糙度金刚石复合涂层细长管制备方法

内表面低粗糙度金刚石复合涂层细长管制备方法。该方法采用电子增强热丝化学气相沉积（CVD）法对钨棒料基体进行金刚石复合涂层制备，通过腐蚀去除钨棒料基体获得自支撑金刚石细管，并采用比自支撑金刚石细管略大的钢管或铝管作为细长管的外壳，套在自支撑金刚石细管外，在自支撑金刚石细管与外壳之间由改性的环氧树脂粘结剂填充，由此形成内表面由低粗糙度金刚石复合涂层组成的细长管。     

磨擦加工细化铝合金表面涂层组织及增强结合强度的机制

磨擦加工技术(FSP)细化铝合金表面涂层组织及增强结合强度的机制采用无针搅拌头对7075铝合金表面热喷涂铝基Al_2O_3-TiB_2涂层进行搅拌摩擦加工。通过SEM分析了搅拌摩擦加工前后涂层的组织,粘结拉伸法测试了涂层搅拌摩擦加工前后的结合强度。应用ABAQUS有限元软件模拟分析搅拌摩擦加工过程中的温度场和应力场。结果表明,搅拌摩擦加工过程,涂层加工区域的温度达到500℃以上,应力超过330 MPa,涂层发生了剧烈的热机械变形,产生动态再结晶,使原始组织中孔洞、间隙和裂纹等缺陷消失,形成细小的新晶粒。涂层和基体间由于剧烈的热机械变形产生固相焊合,结合强度由5.2 MPa提高到48.6 MPa。     

等离子喷涂陶瓷涂层基体温度变化对结合强度和残余应力的影响

喷涂产生的残余应力对涂层结合强度的影响极大,而残余应力是由喷涂过程中基体温度的急剧变化以及基体和陶瓷涂层的热膨胀系数存在明显差异造成的,又与喷涂时温度脉动产生的沿涂层深度方向较大的温度梯度密切相关。残余应力的精确测定一直未得到解决。本文系用最新研制的测试仪可完成对残余应力的精确测定。即当等离子喷枪在喷涂过程中沿着试件表面某个方向往复移动时,用接触式高精度位移传感器测试基体背面由于加热、骤冷引起的梯度变化,在此同时用固定在基体上的热电偶测量基体的温度变化,再通过应力应变关系计算得到残余应力,结合对喷涂后结合强度的测试,就可得到涂层形成过程中基体的温度变化对结合强度和残余应力的影响规律。     

硬质合金工具的耐磨金刚石涂层

为了改善硬质合金刀具的耐磨性，采用U．S．E^TM工艺生产了高性能的多晶金刚石涂层。通过对WC-6Co％基体表面进行了预处理使得金刚石涂层与基体通过机械夹持作用产生很强的粘附力。用气蚀试验研究了微米结构和纳米结构的多晶金刚石膜的磨损性能。研究了金刚石结构(形态、晶拉度和晶粒取向、粗糙度)、涂层厚度以及涂层与界面之间的粘附性能对磨损机理的影响。在金刚石涂层工具的寿命和使用性能方面，纳米晶金刚石结构在工业应用上显示了很大的潜力。具有平滑表面的纳米结构金刚石比微米结构金刚石更适合做合适的基体(甚至形状复杂的预成形件)的涂层材料。通过增加涂层厚度，强度和断裂韧性等综合性能较好的薄膜(3μm)其优异的耐磨性能进一步提高。     

金刚石涂层硬质合金刀具涂层的研究和应用进展

通过对硬质合金基体前处理,金刚石涂层形核、生长以及金刚石涂层刀具在加工高硅铝合金、特种石墨和复合材料等材料中的应用的研究分析,揭示出低的金刚石涂层与基体的结合力是涂层刀具失效的主要原因。特种石墨、高硅铝合金和复合材料具有不同的加工特性,加工对应材料所需金刚石涂层类型应有所区别,具有较高结合力的微米/纳米复合涂层是通用性较好的涂层。具有产能大、工艺稳定、刀具质量可靠、生产效率高的成套设备是未来金刚石涂层刀具生产装备的发展方向。