硬质合金基体表面预处理及其金刚石涂层的研究

摘要

金刚石薄膜与硬质合金基体较差的粘结性能,以及金刚石薄膜本身不稳定的组织结构性能,是阻碍金刚石涂层硬质合金产品大批量生产和应用的关键问题,其研究目前仍是一个热点.解决这两个问题,必须掌握硬质合金基体上金刚石薄膜形核、生长和性能的诸多影响因素及其相互关系和变化规律.论文的主要研究内容和方法包括:1)研究了用Murakami剂浸蚀WC相、和各种酸及其混合液除去Co相的化学浸蚀,特别是二步法浸蚀硬质合金基体表面预处理工艺方法,以及与之相匹配的热丝法化学气相沉积(HF CVD)金刚石薄膜沉积工艺.2)用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)、X射线电子能谱(EDXS)、拉曼(Raman)光谱仪、洛氏硬度(Rockwell Hardness)计等检测分析了硬质合金基体表面特性和金刚石薄膜的性能.3)在理论上较为全面地研究了影响金刚石涂层硬质合金过程的主要因素,硬质合金基体表面特性对金刚石薄膜形核的影响,以及硬质合金基体上金刚石薄膜组织结构及性能的特点和变化规律.4)建立了热丝法金刚石涂层硬质合金温度场模型,采用程序计算和绘制了温度场图形,并讨论了其影响因素.5)研究了微晶金刚石薄膜在硬质台金基体上取向生长工艺和机理.6)研究和探讨了硬质合金基体上磁控溅射钼中间过渡层、离子渗氮的预处理工艺方法,及其对金刚石薄膜组织结构的影响.

目录

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第一章绪论

1.1 低压化学气相沉积金刚石概论

1.1.1低压化学气相沉积金刚石组织结构、性能及其应用

1.1.2低压化学气相沉积金刚基本原理和工艺方法

1.2 金刚石涂层硬质合金研究新进展

1.2.1金刚石涂层硬质合金概况

1.2.2金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理作用和方法

1.2.3改善粘结性的各种表面预处理方法和途径

1.3 金刚石涂层硬质合金应用前景和研究意义

第二章实验过程和方法

2.1 实验技术路线

2.2 预处理基体表面过程和特征检测

2.2.1基体表面预处理过程

2.2.2预处理基体表面特征检测

2.2.3金刚石沉积和薄膜性能检测

2.3 实验研究方案阐述

第三章影响金刚石涂层硬质合金过程的主要因素

3.1 影响薄膜涂层与基体粘结性的三个不利因素

3.2 硬质合金基体上金刚石薄膜的形核率

3.3影响 CVD金刚石沉积工艺过程的因素

3.4 硬质合金基体表面特性对金刚石涂层的影响

3.5 本章小结

第四章低钴硬质合金基体表面化学浸蚀预处理研究

4.1 低钴硬质合金在酸介质中的浸蚀行为

4.2 二步法表面化学浸蚀预处理低钻硬质合金基体

4.3 化学浸蚀预处理低钴硬质合金基体表面特性

4.4 本章小结

第五章金刚石涂层用高钴硬质合金基体表面二步浸蚀法的研究

5.1 高钴硬质合金除Co浸蚀剂的选配

5.2 二步法表面化学浸蚀预处理高钴硬质合金基体

5.3 二步法浸蚀预处理高钴硬质合金基体表面特性

5.4 本章小结

第六章硬质合金基体上金刚石薄膜组织结构及性能特点和变化规律

6.1 金刚石薄膜的X射线衍射行为

6.2 金刚石薄膜的组织形貌和晶粒大小

6.3 金刚石薄膜的化学纯度

6.4 金刚石薄膜的粘结性能

6.5 微晶金刚石薄膜在硬质合金基体上的取向生长

6.6 本章小结

第七章热丝法金刚石涂层硬质合金温度场模型及其影响因素

7.1 热丝法金刚石涂层硬质合金基体表面温度场模型

7.1.1螺旋状热丝的热能

7.1.2基体表面热传导温度场模型

7.2 二维稳态热传导的差分解法

7.3 金刚石涂层硬质合金基体表面温度场影响因素

7.3.1热源性质对温度场的影响

7.3.2基体材质热物理性质对温度场的影响

7.3.3基体厚度的影响以及金刚石连续薄膜形成之后的温度场分布

7.4 本章小结

第八章磁控溅射钼过渡层和等离子渗氮预处理的研究

8.1 中间过渡层材料的选择

8.2 磁控溅射钼过渡层组织形貌和成分

8.3 磁控溅射试样金刚石薄膜的组织结构及化学纯度

8.4 等离子渗氮预处理

8.5 离子渗氮试样金刚石薄膜的组织形貌及化学纯度

8.6 本章小结

第九章结论

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文及研究成果清单