硬质合金基体/HFCVD金刚石薄膜制备及薄膜织构的研究

摘要

金刚石薄膜由于其优异的力学性能，而被广泛应用于各种耐磨涂层，金刚石涂层刀具成为金刚石薄膜工具应用研究的主流。但金刚石涂层结合强度低，制约了金刚石涂层刀具的产业化。本研究采用热丝CVD法在YG6基片上沉积金刚石薄膜。通过对热丝CVD沉积过程中工艺参数的控制，制定在硬质合金基体上沉积高的膜基结合强度、晶粒择优取向的金刚石薄膜的最优参数，对于实现CVD金刚石涂层刀具高效、高精度切削加工具有重要意义。实验得到如下结论： (1)甲烷浓度对金刚石薄膜的表面形貌和膜基结合强度有重要的影响。甲烷浓度较低时，晶形良好，但由于形核密度低、生长速率慢导致表面空洞较多，薄膜不连续；较高的甲烷浓度，由于二次形核使薄膜表面晶粒细小，均匀光滑。甲烷浓度过高(5％)或过低(1％)，薄膜结合强度都较差。温度过高或过低，薄膜的结合强度较差，基体温度为690℃，薄膜结合强度最好。沉积气压为30Torr，薄膜结合强度较好。 (2)在相同的基体温度下，金刚石薄膜(110)和(100)织构形成与甲烷浓度的高低有密切关系。随甲烷浓度的升高，(110)织构取向更趋明显。而甲烷浓度为3.3％时，形成了(100)织构。相同的甲烷浓度和气压下，随着温度的升高，薄膜晶形变好，纯度较高，但晶粒粗大，表面粗糙。薄膜晶粒取向由(110)转为(111)面。 (3)在相同的表面预处理条件下，基体温度为690℃且沉积气压为30Torr，当甲烷浓度为3.3％时，可获得高取向的织构金刚石薄膜，且薄膜的结合强度最好；当甲烷浓度为5％时，可获得晶粒细小的金刚石薄膜，但结合强度变差。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章硬质合金基体/CVD金刚石薄膜的制备

第三章生长条件对HFCVD金刚石多晶薄膜的影响

第四章生长条件对金刚石/硬质合金膜基结合强度影响

第五章结论

参考文献

致谢

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