金剛石涂層硬質合金刀具是采用化學氣相沉積法在硬質合金刀具表面沉積金剛石薄膜制備而成,其兼?zhèn)淞擞操|合金與金剛石的性能,是加工復合材料、有色金屬及合金等材料的理想刀具材料。然而,硬質合金中存在粘結相Co,而在化學氣相沉積金剛石的過程中,碳在Co中有很大的溶解性和較高的擴散系數(shù),嚴重影響了金剛石膜的成核和生長,同時鈷還促進石墨生長,大大降低了金剛石薄膜的粘結性能,成為限制金剛石涂層硬質合金刀具產(chǎn)品大規(guī)模工業(yè)化應用的主要障礙。本論文以酸洗法與過渡層法相結合,即以去除鈷與鈷阻擋相結合的方式消除硬質合金基底相中的鈷對金剛石薄膜成核與生長的負面影響。采用磁控濺射法在酸洗后的硬質合金基底上分別制備了Ti N、Ti C、Cr N、Si N四種過渡層,并在過渡層表面以熱絲化學氣相沉積法生長了金剛石薄膜。對基底相、過渡層與金剛石薄膜進行了結構與形貌的測試與分析,表明酸洗法可有效去除硬質合金表面的粘結相Co,金剛石薄膜分別成功沉積于Ti N、Ti C、Cr N和Si N四種過渡層表面。根據(jù)過渡層是否與硬質合金基底和金剛石薄膜反應,將此四種過渡層分為與金剛石薄膜反應型、與基底反應型和無反應型三類,其中與金剛石薄... 

【文章來源】：上海大學上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 硬質合金表面預處理工藝概述
        1.1.1 硬質合金表面預處理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展
        1.1.2 本論文硬質合金表面預處理方案
    1.2 論文的研究意義和主要研究內(nèi)容
        1.2.1 論文的研究意義
        1.2.2 論文的主要研究內(nèi)容
        1.2.3 論文中所碰到的研究難點
第二章 過渡層與金剛石薄膜的制備及其表征方法
    2.1 過渡層與金剛石薄膜的制備方法
        2.1.1 磁控濺射法
        2.1.2 熱絲化學氣相沉積
    2.2 硬質合金表面金剛石薄膜的制備
        2.2.1 硬質合金基底預處理
        2.2.2 過渡層沉積
        2.2.3 超聲植晶
        2.2.4 金剛石薄膜沉積
    2.3 過渡層與金剛石薄膜的表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM) & 能譜儀(EDS)
        2.3.3 激光拉曼(Raman)
        2.3.4 原位納米力學測試系統(tǒng)
        2.3.5 維氏硬度測試(維氏硬度儀)
        2.3.6 摩擦磨損測試(高溫摩擦磨損試驗機)
第三章 基底相、金剛石和過渡層薄膜結構與形貌研究
    3.1 拋光后硬質合金基底XRD & SEM分析
    3.2 酸洗后襯底SEM&EDX分析
    3.3 過渡層薄膜掠射角XRD&SEM分析
    3.4 金剛石薄膜掠射角XRD & SEM分析
    3.5 金剛石薄膜Raman分析
    3.6 本章小結
第四章 基底相、過渡層與金剛石薄膜力學性能的研究
    4.1 基底相、過渡層與金剛石薄膜的原位納米力學測試
    4.2 金剛石薄膜維氏硬度測試
        4.2.1 未施加過渡層金剛石薄膜維氏硬度測試
        4.2.2 TiN過渡層法所制備金剛石薄膜維氏硬度測試
        4.2.3 TiC過渡層法所制備金剛石薄膜維氏硬度測試
        4.2.4 CrN過渡層法所制備金剛石薄膜維氏硬度測試
        4.2.5 SiN過渡層法所制備金剛石薄膜維氏硬度測試
    4.3 優(yōu)化條件下金剛石薄膜常溫抗摩擦磨損性能研究
        4.3.1 金剛石薄膜樣品TiN10800 常溫摩擦磨損測試
        4.3.2 金剛石薄膜樣品TiC-12.5-800 常溫摩擦磨損測試
        4.3.3 金剛石薄膜樣品CrN10800 常溫摩擦磨損測試
        4.3.4 金剛石薄膜樣品SiN10800 常溫摩擦磨損測試
    4.4 優(yōu)化條件下刀具的制備與表征
        4.4.1 優(yōu)化條件下硬質合金刀具表面金剛石薄膜的制備
        4.4.2 硬質合金刀具表面金剛石薄膜的的結構及形貌研究
    4.5 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間公開發(fā)表論文/申請專利
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]襯底溫度對射頻磁控濺射制備氮化硅薄膜的影響[J]. 孫科沸,李子全,李鑫.  半導體技術. 2007(06)
[2]磁控反應濺射法低溫制備氮化硅薄膜[J]. 邱春文,陳雄文,石旺舟,歐陽艷東.  汕頭大學學報(自然科學版). 2003(02)
[3]金剛石薄膜膜基界面結合強度測量技術的研究進展[J]. 簡小剛,孫方宏,趙國偉,劉國良,陳明.  金剛石與磨料磨具工程. 2002(03)
[4]等離子體刻蝕處理對金剛石膜粘附性能的影響[J]. 匡同春,代明江,周克崧,劉正義,王德政.  功能材料. 1998(05)
[5]激光拉曼光譜在CVD金剛石薄膜質量表征中的應用[J]. 匡同春,劉正義.  理化檢驗(物理分冊). 1997(07)

博士論文
[1]熱絲化學氣相沉積制備超薄納米金剛石膜研究[D]. 郝天亮.浙江大學 2006
[2]硬質合金基體表面預處理及其金剛石涂層的研究[D]. 劉沙.中南大學 2003
[3]硬質合金刀具基體上金剛石涂層的制備及其附著性能的研究[D]. 楊仕娥.鄭州大學 2002

碩士論文
[1]硬質合金表面處理及其熱絲化學氣相沉積金剛石薄膜研究[D]. 歐陽舒.中國地質大學（北京） 2013
[2]硬質合金/金剛石薄膜的制備和附著性能的研究[D]. 楊莉.中南大學 2004
[3]熱絲化學氣相沉積金剛石膜的研究[D]. 孫心瑗.湖南大學 2004
[4]硬質合金上MPCVD法沉積金剛石薄膜的研究[D]. 柴欣.武漢理工大學 2002



本文編號：3227117