本文選題：尖端效應(yīng) + 外場　； 參考：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年碩士論文

【摘要】：噴絲頭微型沖孔針頭在沖孔過程中容易磨損磨斷,影響生產(chǎn)效率和效益。為了提高針頭的使用壽命,本文以制備膜基結(jié)合性能高、耐磨性強(qiáng)、表面粗糙度低的碳膜為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)了兩條技術(shù)路線:(1)采用先中頻磁控濺射Ti N過渡層,再熱絲化學(xué)氣相沉積金剛石薄膜的兩步法在微型高速鋼針頭上制備金剛石膜。(2)多弧離子鍍制備DLC薄膜。此外,鍍膜過程中外場的存在會在異面尖端產(chǎn)生尖端效應(yīng),影響基材本身和其上的薄膜。以探索沉積工藝參數(shù)對薄膜表面性能的影響為主線,探討微型異面針頭在外場產(chǎn)生的尖端效應(yīng)的影響機(jī)理。結(jié)果表明:(1)不同N_2流量影響TiN過渡層的表面形貌、粗糙度和膜基結(jié)合力。當(dāng)N_2流量為35 sccm的時候,TiN薄膜表面孔洞最少,粗糙度最低為16.3 nm,膜層最為均勻致密,膜基結(jié)合力最高為21.8 N。通過改變熱絲-襯底距離來改變襯底溫度,在鍍有TiN過渡層的鋼針上沉積金剛石薄膜。既有金剛石和石墨的生長,又有金剛石和石墨的氫等離子體刻蝕生長過程,這就形成了一個動態(tài)平衡的過程,控制金剛石薄膜的生長。襯底溫度對金剛石的生長和表面形貌組織都有顯著影響。(2)兩步法制備金剛石薄膜中,電場和熱場的存在,在微型異面尖端產(chǎn)生尖端效應(yīng)影響基材和薄膜質(zhì)量。磁控濺射中的清洗偏壓超過700 V時,尖端受到很強(qiáng)的電場力,在力的作用下打歪尖端;HFCVD尖端效應(yīng)的影響方式為使內(nèi)部自由電荷在尖端位置的分子熱運(yùn)動加劇,額外增加了尖端溫度,從而影響金剛石的形核和長大,導(dǎo)致尖端部位薄膜不均勻。(3)多弧離子鍍和磁控濺射制備DLC薄膜中,偏壓的不同影響DLC薄膜的表面形貌和粗糙度。適當(dāng)提高基體偏壓有助于減少薄膜表面液滴,提高膜層均勻性和致密度�，F(xiàn)場沖孔實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多弧離子鍍沉積的DLC鍍膜針頭在針頭尺寸和表面光潔度方面不如磁控濺射沉積的DLC鍍膜針頭,在沖壓性能稍優(yōu)于磁控濺射沉積的DLC鍍膜針頭。
[Abstract]:The micro punching needle of the spinneret is easy to wear and break during punching, which affects the production efficiency and benefit. In order to improve the service life of the needle, two technical routes were designed to prepare carbon film with high binding property, high wear resistance and low surface roughness. The first intermediate frequency magnetron sputtering tin transition layer was designed. DLC thin films were prepared on micro high speed steel (HSS) needle by two step method of hot filament chemical vapor deposition (CVD). In addition, the presence of the external field in the coating process will produce a tip effect at the tip of the surface, which will affect the substrate itself and the film on the substrate. Based on the exploration of the influence of deposition process parameters on the surface properties of the thin film, the influence mechanism of the tip effect of the miniature dissimilar needle in the external field is discussed. The results show that the surface morphology, roughness and membrane adhesion of TiN transition layer are affected by different flow rate. When the flow rate of N-2 is 35 sccm, the surface pores of tin thin film are the least, the roughness is 16.3 nm, the film layer is uniform and compact, and the highest adhesion is 21.8 N. By changing the distance between hot wire and substrate to change the substrate temperature, diamond film was deposited on the needle coated with TiN transition layer. Both the growth of diamond and graphite and the growth process of diamond and graphite by hydrogen plasma etching have formed a dynamic equilibrium process to control the growth of diamond films. The substrate temperature has a significant effect on the growth and surface morphology of diamond films. When the cleaning bias voltage in magnetron sputtering exceeds 700V, the tip is subjected to a strong electric field force. The effect of the tip effect of HFCVD on the tip of the tip caused by the force is aggravated by the molecular thermal motion of the internal free charge at the tip. In addition, the tip temperature is increased, which affects the nucleation and growth of diamond, and leads to the inhomogeneity of the thin film at the top of the DLC film. The surface morphology and roughness of the DLC film are affected by the different bias voltage in the process of multi-arc ion plating and magnetron sputtering. Increasing the substrate bias can reduce the droplets on the surface of the film and improve the uniformity and density of the film. In situ punching experiments, it is found that the DLC coating needle deposited by multi-arc ion plating is inferior to the DLC film plating needle deposited by magnetron sputtering in terms of needle size and surface finish, and its stamping performance is slightly better than that of DLC film plating needle deposited by magnetron sputtering.
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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