發(fā)布時(shí)間：2021-10-24 07:09

　　金剛石以硬度高、摩擦系數(shù)低、熱導(dǎo)率高及耐腐蝕性好等特性,在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。CVD金剛石涂層刀具是一種新型的切削刀具,在硬質(zhì)合金成型刀具的基礎(chǔ)上,利用化學(xué)氣相沉積的方法沉積一層金剛石涂層,目的是提高刀具的耐磨性和表面硬度。將CVD金剛石涂層刀具用于石材加工,可以提高加工石材表面的精度及加工效率,在一定程度上延長刀具的使用壽命。本文主要研究金剛石涂層刀具的制備,并將制備的金剛石涂層刀具應(yīng)用于石材（漢白玉）加工中,為了提高石材加工中刀具的使用壽命。根據(jù)以上研究背景,本文利用熱絲化學(xué)氣相沉積技術(shù)在硬質(zhì)合金基片及硬質(zhì)合金刀具表面制備金剛石單層涂層,對(duì)表面形貌、表面成分和刀具切削性能進(jìn)行了研究,并對(duì)熱絲化學(xué)氣相沉積制備梯度膜進(jìn)行一定的探索,本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）研究了熱絲化學(xué)氣相沉積硬質(zhì)合金基體金剛石涂層的工藝。采用熱絲化學(xué)氣相沉積法（HFCVD）在硬質(zhì)合金基片表面制備不同碳源濃度金剛石涂層。結(jié)果表明:1%碳源濃度與2%、3%碳源濃度金剛石涂層相比,晶粒尺寸較大、sp2鍵少,<111>晶面特征峰強(qiáng)度高,晶粒取向呈現(xiàn)微米晶金剛石。3%碳源濃度金剛石涂層典型<111... 

【文章來源】：沈陽建筑大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４直流電弧等離子體射流法原理圖??Ｆｉｇ．?１．４?Ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ＤＣ?ａｒｃ?ｐｌａｓｍａ?ｊｅｔ?ＣＶＤ??

第一章緒論?碩士研宄生學(xué)位論文??隨水冷架??皇洗電賽??——１１?□＿??ｍ??１?Ｉ??寘空重?????????—??Ｂｆｔ?１?＾１＂１?Ｉ??真空泵?—Ｘ?進(jìn)氣口??Ｍ水冷架??圖１．５ＤＣ－ＰＣＶＤ裝置示意圖??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＣ－ＰＣＶＤ?ｄｅｖｉｃｅ??１．３．５火焰燃燒化學(xué)氣相沉積法??火焰燃燒化學(xué)氣相沉積（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｆｌａｍｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ＣＶＤ）?［８］是使用類似火焰噴涂的??噴槍，將氧和乙炔進(jìn)行燃燒大量放熱，產(chǎn)生高溫氣體活化碳基團(tuán)進(jìn)而在襯底表面沉積金??剛石薄膜�；鹧嫒紵瘜W(xué)氣相沉積方法設(shè)備簡單，生長速率快，可以在大氣環(huán)境下進(jìn)行??鍍膜。但該方法生長金剛石薄膜微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成復(fù)雜，均勻度較差，難以實(shí)現(xiàn)大面??積生長。??典型金剛石膜燃燒火焰沉積（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?ｆｌａｍｅ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）通常采用氧－乙訣火焰的??內(nèi)焰（還原性火焰）進(jìn)行金剛石膜沉積。氧－乙炔火焰能夠達(dá)到２０００－３５００Ｋ的高溫，因??高溫的獲得是由化學(xué)反應(yīng)（燃燒）產(chǎn)生的，因此所導(dǎo)致的氣體激發(fā)稱為化學(xué)激發(fā)。自１９８８??年Ｈｉｒｏｓｅ等首次報(bào)道采用燃燒火焰沉積金剛石膜之后，由于方法非常簡單，實(shí)驗(yàn)裝置成??本很低，不需要封閉的沉積腔體，因此國內(nèi)外曾有不少人紛紛仿效。曾一度排在應(yīng)用最??廣泛的四種金剛石膜沉積方法之中。但是燃燒火焰沉積的缺點(diǎn)也非常明顯，其中金剛石??膜沉積的均勻性是最大的問題。這是因?yàn)閺膬?nèi)焰到外焰覆蓋區(qū)域無論從溫度梯度，還是??氣體化學(xué)成分變化都非常之大，涵蓋了高質(zhì)量沉積區(qū)、低質(zhì)量沉積區(qū)和

第一章緒論?碩士研宄生學(xué)位論ｊ??金剛石薄膜（ｄｉａｍｏｎｄ?ｔｈｉｎ?ｆｉｌｍ）。依據(jù)金剛石膜的晶體質(zhì)量和用途，金剛石自支撐司分??為三個(gè)級(jí)別，工具級(jí)（ｔｏｏｌ?ｇｒａｄｅ）、熱沉級(jí)（ｔｈｅｒｍａｌ?ｇｒａｄｅ）和光學(xué)級(jí)（ｏｐｔｉｃａｌ?ｇｒａｄｅ）。??微米金剛石制備工藝相對(duì)成熟，薄膜中雖然存在大量的晶界，但因其性能接近塊體??金剛石，因此當(dāng)前刀具、鉆具以及耐磨涂層，大部分為微米金剛石。圖１．６、１．７為典型??微米金剛石薄膜的表面及截面形貌圖。一般質(zhì)量較好的微米晶金剛石表面結(jié)構(gòu)致密，晶??粒結(jié)晶學(xué)形貌特征明顯。依據(jù)沉積設(shè)備及工藝不同，微米金剛石晶粒既可隨機(jī)生長，也??可進(jìn)行織構(gòu)生長，控制晶粒裸露晶面為（１００）或（１１１）。通常（１〇〇）織構(gòu)取向生長??的微米晶薄膜表面粗糙度較低，但脆性較大。（１００）織構(gòu)取向生長薄膜表面粗糙度較??大，缺陷密度大。??圍??圖１．６微米金剛石薄膜表面??Ｆｉｇ．?１．６?Ｍｉｃｒｏｎ?ｄｉａｍｏｎｄ?ｆｉｌｍ?ｓｕｒｆａｃｅ??微晶金剛石薄膜中晶粒主要為柱狀晶生長方式，生長過程中，部分晶粒尺寸逐步增??大，占據(jù)表面空間。將微米金剛石薄膜剝離后，形核面晶粒極細(xì)，具有鏡面光澤。在生??長最初階段，金剛石晶核隨機(jī)生長。形成致密薄膜后，受空間所限只能向外生長。由于??不同取向晶面生長速率不一，因此部分晶粒尺寸增大。隨著膜厚的增加，金剛石晶粒尺??寸不斷增大。因此要獲得良好性能的微米金剛石柱狀晶結(jié)構(gòu)，生長過程中應(yīng)盡量避免二??次成核的影響，提高金剛石晶粒質(zhì)量及純度。??１０??

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