在石墨電極材料的加工領(lǐng)域,一般的硬質(zhì)合金銑刀高速切削時磨損嚴(yán)重,而金剛石涂層銑刀在抗磨損方面具備明顯的優(yōu)勢。為了使金剛石涂層銑刀擁有好的加工質(zhì)量和長的使用壽命,首先要保證良好的膜基結(jié)合力,其次需提高金剛石膜的結(jié)晶質(zhì)量及耐磨性。本文利用熱絲化學(xué)氣相沉積法制備金剛石薄膜,重點研究了噴砂、化學(xué)刻蝕和過渡層等多種改善膜基結(jié)合力的方法。在獲得高膜基結(jié)合力的基礎(chǔ)上,探究超低摩擦系數(shù)且耐磨的超細(xì)晶金剛石薄膜制備工藝,制備出高結(jié)合力的超細(xì)晶金剛石涂層銑刀,研究了其對石墨的高速切削性能、使用壽命及失效情況,并與無涂層硬質(zhì)合金銑刀對比。本文采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、拉曼光譜儀、3D形貌儀、超景深顯微鏡、球盤式摩擦磨損儀及洛氏硬度計等分析檢測設(shè)備對試樣的組織結(jié)構(gòu)、表面形貌、結(jié)合力及性能等進行了表征。主要研究工作和成果如下:（1）采用噴砂正交試驗確定了綜合效果最優(yōu)的噴砂預(yù)處理工藝,且發(fā)現(xiàn)Murakami試劑浸蝕也不可或缺,噴砂處理增強了金剛石晶粒與基體間的機械鎖合作用,而堿處理能增加酸處理刻蝕Co的深度。優(yōu)化后的噴砂工藝加兩步法刻蝕的復(fù)合預(yù)處理工藝不僅提高了金剛石的形核密度及均勻性,并有效減少了金剛石... 

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究意義
    1.2 金剛石膜的性能和應(yīng)用
        1.2.1 金剛石膜的力學(xué)性能和應(yīng)用
        1.2.2 金剛石膜的電學(xué)性能和應(yīng)用
        1.2.3 金剛石膜的熱學(xué)性能和應(yīng)用
        1.2.4 金剛石膜的光學(xué)性能和應(yīng)用
        1.2.5 金剛石膜的其他性能和應(yīng)用
    1.3 金剛石膜的制備方法
        1.3.1 熱絲CVD
        1.3.2 微波等離子體CVD
        1.3.3 直流電弧等離子體噴射CVD
    1.4 硬質(zhì)合金基體CVD金剛石膜的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 金剛石薄膜應(yīng)用面臨的問題
        1.4.2 改善金剛石膜結(jié)合力的方法
    1.5 研究內(nèi)容及課題來源
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 課題來源
第二章 實驗過程及分析表征
    2.1 實驗材料
        2.1.1 基體材料
        2.1.2 靶材
    2.2 熱絲化學(xué)氣相沉積設(shè)備與工藝
        2.2.1 熱絲CVD設(shè)備
        2.2.2 實驗參數(shù)
    2.3 PVD過渡層鍍膜設(shè)備與工藝
    2.4 性能的檢測與表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡
        2.4.2 X射線衍射儀
        2.4.3 拉曼光譜
        2.4.4 洛氏C壓痕法
        2.4.5 表面粗糙度的分析表征
        2.4.6 耐磨性表征
第三章 噴砂刻蝕復(fù)合預(yù)處理的研究
    3.1 噴砂原理、設(shè)備及噴砂實驗方案
        3.1.1 噴砂原理
        3.1.2 噴砂方案
    3.2 金剛石薄膜的沉積
        3.2.1 預(yù)處理
        3.2.2 熱絲CVD法制備金剛石薄膜
    3.3 噴砂正交試驗結(jié)果與分析
        3.3.1 噴砂后基體表面粗糙度
        3.3.2 金剛石膜的表面形貌
        3.3.3 噴砂正交實驗結(jié)果分析
    3.4 噴砂刻蝕復(fù)合預(yù)處理與傳統(tǒng)兩步法預(yù)處理的對比
    3.5 本章小結(jié)
第四章 不同過渡層對金剛石薄膜性能影響的研究
    4.1 Cr過渡層的結(jié)構(gòu)表征與基本性能分析
    4.2 WC過渡層的結(jié)構(gòu)表征與基本性能分析
    4.3 AlCrN過渡層的結(jié)構(gòu)表征與基本性能分析
    4.4 Cr/WC復(fù)合過渡層的結(jié)構(gòu)表征與基本性能分析
    4.5 Ti/WC復(fù)合過渡層的結(jié)構(gòu)表征與基本性能分析
    4.6 基于不同過渡層的金剛石薄膜結(jié)構(gòu)與性能分析
        4.6.1 金剛石形核分析
        4.6.2 金剛石薄膜生長分析
        4.6.3 各過渡層上金剛石薄膜結(jié)合力對比分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 超細(xì)晶金剛石涂層銑刀的制備及性能研究
    5.1 超細(xì)晶金剛石薄膜的制備
    5.2 超細(xì)晶金剛石薄膜的表征
        5.2.1 表面SEM及AFM分析
        5.2.2 拉曼分析
        5.2.3 X射線衍射分析
        5.2.4 粗糙度分析
    5.3 耐磨性能及磨損機理的研究
        5.3.1 摩擦系數(shù)分析
        5.3.2 薄膜磨損表面形貌分析
        5.3.3 磨痕線掃與分析
        5.3.4 不同載荷對薄膜耐磨性能的影響
    5.4 超細(xì)晶金剛石涂層銑刀的制備
        5.4.1 銑刀材料
        5.4.2 預(yù)處理工藝
        5.4.3 沉積工藝
        5.4.4 金剛石涂層銑刀的表征
    5.5 超細(xì)晶金剛石涂層銑刀的切削性能研究
        5.5.1 銑削刀具及設(shè)備
        5.5.2 銑削工件材料
        5.5.3 銑削實驗方案
        5.5.4 銑刀切削性能檢測結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
全文結(jié)論及展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Diamond/β-SiC film as adhesion-enhanced interlayer for top diamond coatings on cemented tungsten carbide substrate[J]. Qingquan Tian,Nan Huang,Bing Yang,Hao Zhuang,Chun Wang,Zhaofeng Zhai,Junhao Li,Xinyi Jia,Lusheng Liu,Xin Jiang.  Journal of Materials Science ＆ Technology. 2017(10)
[2]金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具涂層的研究和應(yīng)用進展[J]. 徐銀超,陳康華,王社權(quán),陳響明,李園園,陳送義.  硬質(zhì)合金. 2015(02)
[3]噴砂預(yù)處理工藝對涂層結(jié)合強度的影響[J]. 宋斌,陳銘,陳利修.  機械設(shè)計與研究. 2013(03)
[4]超光滑金剛石復(fù)合薄膜的制備、摩擦學(xué)性能及應(yīng)用研究[J]. 沈彬.  機械工程學(xué)報. 2012(18)
[5]基體負(fù)偏壓對CrAlN涂層組織和性能的影響[J]. 常偉,牟仁德,商曉宇,何利民,陸峰,湯智慧.  機械工程材料. 2012(07)
[6]熱噴涂基體表面前處理技術(shù)的研究進展[J]. 楊震曉,劉敏,鄧春明,鄧暢光,車曉舟.  中國表面工程. 2012(02)
[7]微噴砂預(yù)處理對硬質(zhì)合金上沉積類金剛石薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響[J]. 胡芳,代明江,林松盛.  中國表面工程. 2011(03)
[8]CVD金剛石薄膜與硬質(zhì)合金的結(jié)合力的改善途徑[J]. 畢曉勤,王冰,陳金身,王琦.  超硬材料工程. 2011(01)
[9]噴砂處理鋁合金表面形貌及殘余應(yīng)力分析[J]. 林紅吉,孟憲林,張海永.  現(xiàn)代涂料與涂裝. 2010(04)
[10]化學(xué)氣相沉積金剛石膜的研究與應(yīng)用進展[J]. 呂反修.  材料熱處理學(xué)報. 2010(01)

博士論文
[1]光學(xué)級金剛石厚膜應(yīng)用于紅外窗口的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳榮發(fā).南京航空航天大學(xué) 2008
[2]金剛石涂層工具制備及其應(yīng)用研究[D]. 馬玉平.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于PVD過渡層的金剛石刀具涂層制備及其結(jié)合性能研究[D]. 鄭琳.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]熱絲CVD法制備金剛石—碳化硅—硅化鈷復(fù)合薄膜[D]. 王陶.大連理工大學(xué) 2010
[3]高性能復(fù)雜形狀金剛石薄膜涂層刀具的制備與切削試驗研究[D]. 薛宏國.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3677390