本文關(guān)鍵詞：等離子體硼氮共滲預(yù)處理對(duì)硬質(zhì)合金刀具表面金剛石涂層影響研究

  更多相關(guān)文章： MPCVD 等離子體 硼氮共滲 納米金剛石膜 硬質(zhì)合金

【摘要】：在硬質(zhì)合金刀具表面沉積金剛石涂層是提高其切削壽命和切削性能的有效途徑,然而在金剛石涂層沉積過(guò)程中由于刀具基材中鈷催化石墨生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致涂層-基體之間結(jié)合力差,涂層刀具性能變壞從而阻礙了金剛石涂層工具的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文采用兩種等離子體鈍化預(yù)處理方法(等離子體硼氮共滲預(yù)處理、等離子體滲硼預(yù)處理)和傳統(tǒng)MC試劑預(yù)處理方法抑制鈷的有害作用,再利用自制的石英鐘罩式微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)裝置,以甲烷、氫氣和氬氣為原料,在預(yù)處理后的硬質(zhì)合金刀具上制備金剛石涂層。研究表明:(1)通過(guò)等離子體硼氮共滲預(yù)處理,在硬質(zhì)合金刀具表層獲得以Co WB化合物為主的鈍化層,鈍化層致密、均勻,無(wú)單獨(dú)鈷相存在。單位質(zhì)量下硼原子平均摩爾百分比為77.24%,預(yù)處理溫度為700℃。在其表面制備出納米金剛石涂層,經(jīng)壓痕試驗(yàn)和切削實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)膜壓痕半徑最小、切削壽命最長(zhǎng)。(2)通過(guò)等離子體滲硼預(yù)處理在硬質(zhì)合金刀具表層形成以Co WB、Co W2B2化合物為主的鈍化層,可有效固化鈷原子。EDX能譜分析發(fā)現(xiàn)鈍化層中硼原子平均摩爾百分比為36.45%,表面可沉積出納米金剛石涂層,其壓痕半徑和切削壽命差于硼氮共滲。(3)MC試劑處理得到的表面硬度最低、粗糙度最大,在MC試劑處理刀具表面同樣可沉積出納米金剛石涂層但其壓痕半徑最大、切削壽命最短。(4)MC法預(yù)處理、等離子體滲硼、離子體硼氮共滲三種不同預(yù)處理膜-基界面石墨含量依次降低,涂層結(jié)合強(qiáng)度和切削性能逐漸提高。本文對(duì)比了三種預(yù)處理方法對(duì)膜-基結(jié)合力的影響,并從預(yù)處理表面特征(MC及鈍化層外觀性能、物相組成、滲硼量、滲硼溫度),金剛石薄膜性能(外觀、晶粒尺寸),膜壓痕實(shí)驗(yàn),切削實(shí)驗(yàn)四個(gè)方面做了深入研究,結(jié)果表明等離子體硼氮共滲預(yù)處理是提高膜-基結(jié)合力的一種有效方法。
【關(guān)鍵詞】：MPCVD 等離子體 硼氮共滲 納米金剛石膜 硬質(zhì)合金
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4;TG711
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-29
• 1.1 引言9
• 1.2 金剛石的特性與應(yīng)用9-13
• 1.2.1 金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)9-10
• 1.2.2 金剛石的性質(zhì)和應(yīng)用10-13
• 1.3 金剛石膜的制備方法和機(jī)理13-19
• 1.3.1 金剛石膜的制備方法13-15
• 1.3.2 CVD金剛石膜的生長(zhǎng)機(jī)理15-17
• 1.3.3 影響CVD金剛石膜生長(zhǎng)的因素17-19
• 1.4 硬質(zhì)合金19-20
• 1.4.1 硬質(zhì)合金分類(lèi)19
• 1.4.2 硬質(zhì)合金制備與性能19-20
• 1.5 CVD金剛石涂層刀具技術(shù)的研究狀況20-22
• 1.5.1 CVD金剛石膜在硬質(zhì)合金刀具上的研究狀況20-21
• 1.5.2 納米金剛石涂層刀具的研究狀況21-22
• 1.6 影響CVD金剛石涂層工具性能的主要因素22-27
• 1.6.1 金剛石涂層與硬質(zhì)合金附著力22-26
• 1.6.2 金剛石薄膜表面粗糙度26-27
• 1.7 論文的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容及方法27-29
• 1.7.1 研究意義27-28
• 1.7.2 研究的主要內(nèi)容和方法28-29
• 2 MPCVD沉積裝置與金剛石膜的表征技術(shù)29-35
• 2.1 MPCVD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)29-30
• 2.2 MPCVD金剛石膜沉積裝置30-33
• 2.2.1 微波源30
• 2.2.2 微波傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)30-32
• 2.2.3 進(jìn)氣和冷卻系統(tǒng)32
• 2.2.4 沉積裝置32-33
• 2.2.5 真空系統(tǒng)33
• 2.2.6 外接液態(tài)源33
• 2.3 金剛石薄膜的表征方法33-35
• 2.3.1 拉曼光譜（Raman）34-35
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）35
• 2.3.3 數(shù)顯顯微維氏硬度計(jì)（VTD512）35
• 3 微波等離子體鈍化預(yù)處理及MC試劑預(yù)處理35-47
• 3.1 硬質(zhì)合金WC-6%WT.CO的等離子體鈍化預(yù)處理36-41
• 3.1.1 微波等離子體硼氮共滲預(yù)處理36-39
• 3.1.2 微波等離子體滲硼預(yù)處理39-41
• 3.2 硬質(zhì)合金刀片WC-6%WT.CO的MC試劑預(yù)處理41-42
• 3.3 微波等離子體鈍化預(yù)處理與MC預(yù)處理結(jié)果討論42-47
• 4 CVD金剛石涂層的制備及表征47-53
• 4.1 CVD金剛石涂層的制備及表征47-52
• 4.2 本章小結(jié)52-53
• 5 CVD金剛石涂層結(jié)合力53-59
• 5.1 金剛石涂層內(nèi)應(yīng)力53-55
• 5.1.1 金剛石涂層內(nèi)應(yīng)力概述53
• 5.1.2 金剛石涂層內(nèi)應(yīng)力分析53-55
• 5.2 膜-基中間層物相分析55-56
• 5.3 金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具壓痕分析56-57
• 5.4 金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具的車(chē)削實(shí)驗(yàn)57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果69

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 田孟昆;余志明;劉學(xué)璋;葛婧萱;王玲;黃臣;;過(guò)渡層對(duì)銅基金剛石薄膜的影響[J];中國(guó)表面工程;2011年04期

2 吳玲玲,梁海峰,蔡長(zhǎng)龍,徐均琪,杭凌俠,嚴(yán)一心;鈦鎳合金上制備類(lèi)金剛石薄膜的性能研究[J];表面技術(shù);2005年02期

3 龍劍平;汪靈;張湘輝;常嗣和;;化學(xué)氣相沉積金剛石薄膜刀具膜/基附著性能研究現(xiàn)狀[J];表面技術(shù);2006年05期

4 李雪;;類(lèi)金剛石膜的制備方法和性能[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年06期

5 黃揚(yáng)風(fēng),馬志斌,汪建華,梅文明;Cu和Cu/Ti過(guò)渡層對(duì)金剛石薄膜附著力的影響[J];材料保護(hù);2003年11期

6 邢文娟;汪建華;王傳新;;熱絲化學(xué)氣相沉積法制備金剛石薄膜的生長(zhǎng)取向及內(nèi)應(yīng)力研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年S2期

7 周秋霞;史新偉;靳慧智;姚寧;王新昌;;提高CVD金剛石薄膜附著力的方法及其研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年03期

8 龍劍平;汪靈;張湘輝;常嗣和;;低壓氣相金剛石薄膜鍍膜刀具膜/基附著性能壓痕測(cè)試分析[J];材料工程;2006年09期

9 王婷;余志明;游小龍;豐杰;;HFCVD金剛石薄膜在Mo基體表面的形核[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年04期

10 安孝玲;劉利國(guó);;硬質(zhì)合金刀具類(lèi)金剛石涂層的摩擦磨損性能[J];電鍍與涂飾;2009年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂江維;硼摻雜金剛石薄膜電極的制備與性能評(píng)價(jià)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 王鴻翔;紅外窗口金剛石透波涂層沉積設(shè)備研制與涂層性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 李翠平;ZnO/金剛石多層膜結(jié)構(gòu)的高頻SAW濾波器關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2012年

4 馬興偉;高速摩擦拋光金剛石膜用FeAl基合金拋光盤(pán)的制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2011年

5 王艷輝;金剛石磨料表面鍍鈦層的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2003年

6 王兵;新型醫(yī)用輻射劑量計(jì)金剛石膜的制備及性能研究[D];四川大學(xué);2003年

7 沈風(fēng)雷;鈦合金表面液相法沉積DLC膜及其血液相容性[D];南京工業(yè)大學(xué);2003年

8 劉沙;硬質(zhì)合金基體表面預(yù)處理及其金剛石涂層的研究[D];中南大學(xué);2003年

9 劉敬明;大面積化學(xué)氣相沉積金剛石自支撐膜氧化性能的研究[D];北京科技大學(xué);2002年

10 李明吉;大尺寸高質(zhì)量金剛石厚膜制備及氮摻雜對(duì)金剛石膜生長(zhǎng)的影響研究[D];吉林大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王坤;CVD金剛石膜化學(xué)機(jī)械拋光工藝研究[D];大連理工大學(xué);2010年

2 王陶;熱絲CVD法制備金剛石—碳化硅—硅化鈷復(fù)合薄膜[D];大連理工大學(xué);2010年

3 戴瑋;化學(xué)修飾電極檢測(cè)亞硝酸鹽[D];天津理工大學(xué);2010年

4 安云玲;摻硼金剛石薄膜表面的氨基終端修飾的研究[D];天津理工大學(xué);2010年

5 陳新春;多層碳基硬質(zhì)固體潤(rùn)滑薄膜研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

6 吳雷;WC-Co基體金剛石薄膜涂層刀具的制備及切削試驗(yàn)研究[D];河南理工大學(xué);2011年

7 包忠;金剛石三維生長(zhǎng)模式研究[D];蘭州大學(xué);2011年

8 王玲;W18Cr4V高速鋼基體金剛石薄膜的研究[D];中南大學(xué);2011年

9 田孟昆;HFCVD金剛石薄膜/銅復(fù)合材料的生長(zhǎng)工藝及結(jié)合性能研究[D];中南大學(xué);2011年

10 趙茜;用于OLED封裝的類(lèi)金剛石薄膜的研究[D];電子科技大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：1084856