在石墨電極材料的加工領域,一般的硬質(zhì)合金銑刀高速切削時磨損嚴重,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合力,其次需提高金剛石膜的結晶質(zhì)量及耐磨性。本文利用熱絲化學氣相沉積法制備金剛石薄膜,重點研究了噴砂、化學刻蝕和過渡層等多種改善膜基結合力的方法。在獲得高膜基結合力的基礎上,探究超低摩擦系數(shù)且耐磨的超細晶金剛石薄膜制備工藝,制備出高結合力的超細晶金剛石涂層銑刀,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備對試樣的組織結構、表面形貌、結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合預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用
        1.2.1 金剛石膜的力學性能和應用
        1.2.2 金剛石膜的電學性能和應用
        1.2.3 金剛石膜的熱學性能和應用
        1.2.4 金剛石膜的光學性能和應用
        1.2.5 金剛石膜的其他性能和應用
    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 金剛石薄膜應用面臨的問題
        1.4.2 改善金剛石膜結合力的方法
    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 熱絲化學氣相沉積設備與工藝
        2.2.1 熱絲CVD設備
        2.2.2 實驗參數(shù)
    2.3 PVD過渡層鍍膜設備與工藝
    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 噴砂刻蝕復合預處理的研究
    3.1 噴砂原理、設備及噴砂實驗方案
        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 噴砂正交實驗結果分析
    3.4 噴砂刻蝕復合預處理與傳統(tǒng)兩步法預處理的對比
    3.5 本章小結
第四章 不同過渡層對金剛石薄膜性能影響的研究
    4.1 Cr過渡層的結構表征與基本性能分析
    4.2 WC過渡層的結構表征與基本性能分析
    4.3 AlCrN過渡層的結構表征與基本性能分析
    4.4 Cr/WC復合過渡層的結構表征與基本性能分析
    4.5 Ti/WC復合過渡層的結構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構與性能分析
        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合力對比分析
    4.7 本章小結
第五章 超細晶金剛石涂層銑刀的制備及性能研究
    5.1 超細晶金剛石薄膜的制備
    5.2 超細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 超細晶金剛石涂層銑刀的制備
        5.4.1 銑刀材料
        5.4.2 預處理工藝
        5.4.3 沉積工藝
        5.4.4 金剛石涂層銑刀的表征
    5.5 超細晶金剛石涂層銑刀的切削性能研究
        5.5.1 銑削刀具及設備
        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果分析
    5.6 本章小結
全文結論及展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3677390